DE1188222B - Vorrichtung zur UEberwachung von Gasstroemen auf Spaltprodukte, insbesondere zur Feststellung von Schutzhuellenbruechen in Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G 21

Deutsche KL: 21g-21/31

Nummer: 1188 222

Aktenzeichen: C 22728 VIII c/21 g

Anmeldetag: 14. November 1960

Auslegetag: 4. März 1965

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen für Vorrichtungen zur Feststellung von Brüchen von Schutzhüllen, die die spaltbaren Brennstoffelemente (beispielsweise Uranstäbe) in heterogenen Atomreaktoren umgeben, welche von einem zirkulierenden Gas (beispielsweise Luft- oder Kohlensäure) gekühlt werden, das im allgemeinen unter Druck steht und einen geschlossenen Kreis durchläuft und dabei mit den Brennstoffelementen in Berührung kommt.

Gegenstand des Hauptpatentes 1 087 719 ist eine Vorrichtung zur Feststellung von Hüllenbrüchen in Kernreaktoren, mit der man die Menge der kurzlebigen gasförmigen Spaltprodukte, wie Krypton und Xenon, bestimmen kann, die sich im Innern der Hüllen aus den Spaltelementen bilden und infolge von Hüllenbrüchen in das Kühlgas gelangen. Die Messung wird so vorgenommen, daß man das Kühlgas in eine Zerfallskammer leitet, in der sich die gasförmigen, sehr kurzlebigen Spaltprodukte infolge der Beta-Radioaktivität in positiv Ionen (wie Rubidium, Caesium, Strontium und Barium) umwandeln, die von Metallwänden adsorbiert werden können. Anschließend läßt man sie zwischen einer festen Abstoßungselektrode und einem Abschnitt einer beweglichen Metalltrommel (beispielsweise durch einen Kanal von geringem Querschnitt, der dabei eine tangential zu der Trommel angeordnete Öffnung durchsetzt) hindurchströmen, wobei die Elektrode die Ionen zu der diese auffangenden Metalltrommei hinleitet. Die Trommel kann so gedreht werden, daß aufeinanderfolgend die verschiedenen Trommelabschnitte zunächst in eine Lage vor einem Detektor für die Radioaktivität (beispielsweise einem Szintillationszähler), anschließend gegenüber der Elektrode und schließlich von neuem vor dem Detektor gebracht werden; dabei ist die Differenz zwischen den beiden Anzeigen des Detektors der Menge der von dem Trommelabschnitt aufgefangenen Ionen und infolgedessen der Menge von sehr kurzlebigen Spaltprodukten in dem Kühlgas im wesentlichen proportional.

Die Empfindlichkeit einer solchen Vorrichtung ist jedoch aus folgenden Gründen begrenzt:

Einmal kann die Erzeugung von Ionen durch Umbildung von sehr kurzlebigen gasförmigen Spaltprodukten in der Zerfallkammer bei einem gegebenen Gehalt des Kühlgases an solchen Produkten nicht dadurch gesteigert werden, daß man die Dauer des Aufenthaltes des Kühlgases in dieser Kammer verlängert (indem man ihr Volumen vergrößert und,' oder indem man die Strömungsgeschwindigkeit des Vorrichtung zur Überwachung von Gasströmen
auf Spaltprodukte, insbesondere zur Feststellung
von Schutzhüllenbrüchen in Kernreaktoren

Zusatz zum Patent: 1 087 719

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr.phil.W.P.Radt

und Dipl.-Ing. E. E. Finkener, Patentanwälte,

Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Als Erfinder benannt:

Andre Roguin, Antony, Seine;

Rene Donguy, Vanves, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 13. November 1959 (810 122),
vom 18. November 1959 (810 560)

Gases verringert), und zwar infolge einer bestimmten Grenze, die von der Beschaffenheit, dem Druck und der Temperatur des Kühlgases abhängt, da die einmal gebildeten Ionen die Tendenz haben, sich mit Elektronen zu vereinigen (beispielsweise mit solchen der metallischen Kammerwände und solchen, die von den Betastrahlen, die in dieser Kammer erzeugt werden, herrühren), was die mögliche Konzentration an Ionen am Ausgang der Zerfallskammer begrenzt.

Andererseits wird ein Teil der die Kammer verlassenden Ionen zwischen dieser und dem Auffanggebiet der Trommel adsorbiert, weil diese Ionen dem von der Abstoßungselektrode erzeugten elektrischen Auffangfeld nur am Ende ihres Weges unterworfen werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Empfindlichkeit der Vorrichtung zur Entdeckung von Hüllenbrüchen nach dem genannten Hauptpatent zu verbessern, indem man die Zahl der Ionen, die von

509 517/333

3 4

jedem Sektor oder Teil der Mantelfläche der Trom- Fenster gegenüberliegende Seite der Kammer von mel aufgefangen werden, bei gleicher Konzentration einer Elektrode bedeckt ist, die eine kalottenartige an sehr kurzlebigen Spaltprodukten in dem Kühlgas Form hat. Es hat sich herausgestellt, daß die Aufoder dem Teil des Kühlgases, der für die Messung fassung der Fachwelt, durch Vergrößerung des absobenutzt wird, vergrößert und indem man außerdem 5 luten Volumens der Kammer würde zwingend der das von den Gammastrahlen herrührende Wärme- Niederschlagswert und damit die Empfindlichkeit rauschen durch Vergrößerung des Abstandes ver- einer Vorrichtung vergrößert, nicht zutrifft, sondern ringert, der den Detektor von der Auffangzone daß von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß das trennt, und indem man die zurückgebliebene oder gesamte Volumen der Kammer vollständig im Wirremanente Aktivität der verschiedenen Abschnitte 10 kungsbereich des von der Elektrode zu dem verhältder Trommel in dem Zeitpunkt des Eintritts in den nismäßig kleinen Fenster sich erstreckenden elektro-Arbeitszyklus verringert. statischen Feldes liegt. Nur so sind ein sicheres Auf-

Durch diese Vergrößerung der Empfindlichkeit fangen der Ionen und eine exakte Messung gewährerhält man eine Vorrichtung, die selbst sehr kleine leistet. Es ist nämlich davon auszugehen, daß das Hüllenbrüche schneller und sicherer erfaßt, wobei 15 Auffangen der Ionen nicht augenblicklich erfolgt man sowohl die Menge des für die Messung abge- und daß die gebildeten Teilchen nur eine begrenzte zweigten Gases (beispielsweise 1 bis 2% der Ge- Lebensdauer haben; die Wahrscheinlichkeit, daß sie samtmenge) verringert und dadurch thermische in einem Raum mit großem Volumen und einem Energie einspart als auch die Zahl der Detektoren großen Abstand von der Auffangfläche aufgefangen für die Überwachungseinrichtung eines Kernreak- 20 werden, wird somit erheblich reduziert. Darauf ist tors vermindert. zurückzuführen, daß die Vergrößerung des VoIu-

Bei einer Vorrichtung nach Patent 1 087 719 be- mens der Kammer nicht, wie man zunächst annahm,

steht die Erfindung darin, daß die Kammer eine sich gleichzeitig auch eine Vergrößerung des Auffang-

von der durch einen Mantelflächenabschnitt der wertes zur Folge hatte.

Trommel gebildeten Innenwand her erweiternde ko- 25 Durch die besondere geometrische Ausgestaltung nische Form hat-und raummäßig so groß ist, daß der Kammer wird die Empfindlichkeit einer Voreine Verweilzeit für das durchströmende Gas von richtung zur Bestimmung des Gehaltes eines Gasmindestens einer Sekunde erzielbar ist, und daß die stromes an kurzlebigen Spaltprodukten erheblich dem Mantelflächenabschnitt der Trommel gegen- verbessert, so daß selbst kleine Hüllenbrüche sicher überliegenden Seite der Kammer von einer kalotten- 30 und schnell erfaßt werden können,
artigen Elektrode bedeckt ist, so daß der gesamte Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Kam-Kammerraum im Wirkungsbereich des elektrischen mer, die Trommel sowie den die Trommel antrei-Niederschlagsfeldes liegt. benden Motor in einem gasdicht abgeschlossenen

Um die Empfindlichkeitssteigerung vollständig Gehäuse anzuordnen sowie Mittel vorzusehen, die es ausnutzen zu können, ist es von Interesse, die rema- 35 bei Bedarf gestatten, die kalottenartige Elektrode nente Aktivität des Auffanggebiets vor jedem Auf- entweder auf ein hohes positives Potential für den fangen auf ein Minimum zu bringen; zu diesem Niederschlag der Ionen auf der Trommel oder auf Zweck vergrößert man die Trommelhöhe und führt ein hohes negatives Potential für die Messung des den Antrieb einer solchen Trommel mit vergrößer- Null-Feldes zu legen. Eine weitere Ausführungsform ter Höhe einerseits in Form einer Translation und 40 sieht vor, daß die Trommel ein langgestreckter Zyandererseits in Form einer Rotation aus, um so auf- linder ist, dessen Höhe ausreicht, um in Richtung einanderfolgend alle Abschnitte ihrer Mantelfläche der Drehachse mehrere aneinandergrenzende Nie-(deren Zahl hundert übersteigen kann) in die Auf- derschlagszonen aufzunehmen, daß der Detektor fangstellung für die radioaktiven Ionen und in Meß- und die Elektrode, welche gegenüber der Mantelstellung für die Radioaktivität zu bringen. 45 fläche der Trommel liegen, in deren Achsrichtung

Während bei der in dem Hauptpatent beschriebe- nebeneinander angeordnet sind und daß die Mittel nen bekannten Vorrichtung eine Kammer und eine zum Verstellen der Trommel diese einmal in Form Auffangzone vorgesehen sind, die aus einem vereng- einer Translation in Richtung der Achse verschieten Kanal besteht, wobei Kammer und Auffangzone ben, um nacheinander die verschiedenen benachbarim Strömungsweg des Gases hintereinanderliegen, 50 ten Auffangzonen, die in einem Streifen angeordnet wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, Kammer sind, der sich zwischen zwei Mantellinien des Zylin- und Auffangzone durch eine einzige Kammer zu er- ders befindet, zunächst in eine Lage gegenüber dem setzen. Dabei hat sich herausgestellt, daß dies nur Detektor zur Nulleffektmessung, dann in die Kamdann zum Erfolg führt, wenn die Kammer eine be- mer in Niederschlagsstellung und schließlich wieder sondere geometrische Ausgestaltung erhält, die da- 55 gegenüber dem Detektor zur Messung der Radiodurch erforderlich ist, daß die Auffangzone für die aktivität dieser Zone nach dem Auffangen der Ionen Ionen durch einen Trommelabschnitt gebildet wird, zu bringen und in Rotation um diese Achse versetzen, der durch ein Fenster oder eine Öffnung begrenzt und zwar in immer gleichem Drehsinn und in gleichen ist. Es ergibt sich weiter die Forderung, daß der ge- Drehabschnitten, so daß, nachdem alle Zonen dessamte Raum der Kammer innerhalb des Wirkungs- 60 selben Streifens benutzt worden sind, mit den Zonen bereiches elektrostatischen Feldes, das durch die eines benachbarten, analogen Streifens die Arbeits-Elektrode erzeugt wird, und in direkter Sicht des schritte zu wiederholen sind, die zuvor mit dem vorigen Fensters liegen muß, damit alle Ionen, die sich in Streifen ausgeführt wurden, wobei die translatorider Kammer befinden, durch das elektrostatische sehen Verschiebungen für zwei aufeinanderfolgende Feld auf den Abschnitt der Trommel gerichtet bzw. 65 Streifen entgegengesetzt gerichtet sind,
gelenkt werden, der durch das Fenster begrenzt Zweckmäßigerweise hat der Zylinder, der die wird. Dies wurde dadurch erreicht, daß der Kammer Trommel bildet, zumindest in seinem überwiegenden eine konische Form gegeben wurde und die dem Teil einen polygonalen Querschnitt.

I 188 222

Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Trommel, die Steuerwelle und die Mittel zum Verstellen der Trommel in einem gasdichten Gehäuse angeordnet sind und-daß die Welle mit Hilfe einer magnetischen Kupplung von einem Motor angetrieben wird, der außerhalb dieses Gehäuses angeordnet ist. Auch können gemäß der Erfindung Zahnräder vorgesehen sein, um die Drehbewegungen der Steuerwelle in Translationsbewegungen der Trommel umzuwandeln, und es kann in der Nähe jeder Endlage der Trommel eine zusätzliche Translationsbev/egung der Trommel in eine Rotationsbewegung derselben mittels einer mechanischen Vorrichtung umgewandelt werden. Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Drehung der Steuerwelle einerseits in eine Translationsbewegung der Trommel über eine Schnecke mit zwei gegenläufigen Gängen, die in Drehrichtung mit der Welle verbunden ist und mit einem Zapfen, der in Richtung der Translation mit der Trommel fest verbunden ist, zusammenwirkt und zum anderen in eine schrittweise ablaufende Rotationsbewegung der Trommel mittels eines epizykloidalen Zahnradgetriebes umgeformt wird, das ein Rad dreht, das an seinem Umfang nur zwei Zähne aufweist, wobei diese Zähne bei jedem Umlauf des Rades eine Drehung um einen bestimmten Winkel eines Zahnrades üblicher Bauart erzeugen, das in der Rotationsrichtung mit der Trommel in Verbindung steht.

Die Vorrichtung findet in der Hauptsache Anwendung bei graphitgebremsten Kernreaktoren, die eine Reihe von Kanälen enthalten, in denen Uranstäbe angeordnet sind, die von dichten Hüllen umschlossen werden, die beispielsweise aus Magnesium und/oder Aluminium bestehen und mit Kühlrippen versehen sind; dabei durchströmt das Kühlgas diese Kanäle zwischen den Rippen und wird durch den Reaktor zurückgeführt. Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 zwei Schnitte in zwei zueinander senkrechten Richtungen (nach I-I der F i g. 2 und nach II-II der Fig. 1) der Vorrichtung,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung von Hüllenbrüchen mit wechselseitigem Drehantrieb,

F i g. 4 und 5 Schnitte nach den Linien IV-IV bzw. V-V der F i g. 3,

F i g. 6 die Trommel der Überwachungseinrichtung nach F i g. 3 von außen,

F i g. 7 eine schematische Darstellung, aus der die Translationsverschiebungen der Trommel gemäß den F i g. 3 bis 6 hervorgehen,

F i g. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung von Hüllenbrüchen mit wechselseitigem Drehantrieb und

F i g. 9 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach F i g. 8 bei abgenommenem Gehäuse.

Gegenüber der Mantelfläche einer beweglichen Trommel 8, die mit Mitteln versehen ist, die deren Verstellung gemäß einem vorgewählten Programm sicherstellen, so daß die aufeinanderfolgenden Sektoren oder Abschnitte ihrer Mantelfläche zunächst vor den Strahlungsdetektor zur Nullpunktsbestimmung, dann in eine Ionenauffangstellung gegenüber einer Abstoßungselektrode und schließlich von neuem vor den Strahlungsdetektor in eine Meßstellung gebracht werden können, ist bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 eine Kammer 5 für den Zerfall und die Bildung von Ionen angeordnet, die von einem Gasstrom F durchsetzt wird, der mit mindestens einer Hülle in Berührung gewesen ist, die ein spaltbares Brennstoffelement in einem nicht gezeigten heterogenen Atomreaktor umgibt. Die Kammer 5 weist folgende Merkmale auf:

1. eine Öffnung 5 α, die soweit wie möglich von dem das Auffanggebiet C bildenden Abschnitt des Trommelmantels abgeschlossen wird,

2. eine von der Öffnung 5 a her sich erweiternde Form, so daß man einen relativ großen Raum erhält (und der die Kammer durchsetzende

Gasstrom F darin wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Sekunden verweilt), der im wesentlichen gegenüber dem Auffanggebiet C und in geringem Abstand davon angeordnet ist,

3. mindestens eine Elektrode 6, die an dem der Öffnung 5 a gegenüberliegenden Ende der Kammer angeordnet ist und mit Hilfe einer Leitungszuführung 6 a auf ein hohes positives Potential gebracht werden kann.

Der Gasstrom F, der gegebenenfalls gasförmige Spaltprodukte enthält (Anzeichen eines Hüllenbruches), dringt, nachdem er ein nicht gezeigtes Filter, das die festen Partikelchen, wie etwa die festen Spaltprodukte, zurückhält, durchströmt hat, durch eine Leitung 1 in die Kammer 5 ein, in der die sehr kurzlebigen gasförmigen Spaltprodukte in feste positive Ionen zerfallen, die von einer metallischen Oberfläche unter Emission von Betastrahlen adsorbiert werden können, wobei die Kernreaktion von folgender Art ist:

Kr (neutrales Atom) mit sechsunddreißig Schalenelektronen-»· _ je (Betastrahlung) + ₃₇Rb (positives Ion mit weniger als sechsunddreißig Schalenelektronen, da das schnelle Betaelektron mehrere Schalenelektronen des Atoms mit sich fortreißt) ->- ^e (Bestrahlung) + _s8Sr (postives, mehrfach ionisiertes Ion mit weniger als sechsunddreißig Schalenelektronen, da durch das schnelle Betaelektron weitere Schalenelektronen mitgerissen werden).

Die Elektrode 6 dient, wenn sie von der Batterie 119 über einen Doppelwechselschalter 120, der sich

5ö unter der Einwirkung der Relaisspule 121 in der in Fig. 1 in durchgehenden Linien gezeigten Stellung befindet, auf ein hohes positives Potential (von — je nach dem in der Kammer herrschenden Druck — 1000 bis 4000 V) gebracht wird, als Abstoßungselektrode für die sich in der Kammer bildenden positiven Ionen, die von der Abstoßungselektrode in Richtung auf das Auffanggebiet C abgestoßen und dort adsorbiert werden; der Rest des Gasstroms F verläßt die Kammer 5 durch die Leitung 9, um dann beispielsweise in den Kernreaktor zurückgeleitet zu werden.

Um die Verluste an radioaktivem Kühlgas so gering wie möglich zu halten, ordnet man die Kammer 5 und die Trommel 8 in einem dichten Gehäuse 118 an, das aus mehreren Teilen (unter Zwischenschaltung von Dichtungen 118 α) aufgebaut ist, um so im Schadensfalle eine leichte Demontage zu ermöglichen, wobei der Gehäuseteil, der die Kammer 5

begrenzt, mit Isolierwänden 5 c ausgekleidet ist, so daß die Elektrode 6 (sowie eventuelle weitere Elektroden für eine verbesserte Fokussierung der positiven Ionen auf das Auffanggebiet C) die positiven Ionen zu der Trommel hin abstößt.

Vorteilhafterweise ordnet man in demselben Gehäuse 118 den Elektromotor 10 an, der den Drehantrieb der Trommel8 in beiden Richtungen unter der Kontrolle eines Mikroschalters 12, der von einem auf der Welle 10 b des Motors 10 verkeilten Nocken 11 gesteuert wird sowie mittels eines Übersetzungsgetriebes, das aus einem auf der Welle 10 b befestigten Ritzel 122 und einem Zahnrad 123 besteht, das auf die Nabe 124 der Trommel 8 aufgeschoben ist, wobei die Nabe drehbar um die Achse 126 auf Kugellagern 125 läuft, sicherstellt; das Übersetzungsverhältnis (zwischen der Zähnezahl des Rades 123 und der des Ritzels 122) ist vorteilhafterweise derart, daß ein Umlauf der Welle 10 b einer Drehung um den Winkel A₁ entspricht, durch den sich die Tarierungslage von der Auffanglage unterscheidet (ebenso wie die letztgenannte Stellung von der Meßstellung). Wegen der Erweiterung der Kammer 5 von der öffnung 5 α her ist der Winkel A₁ größer als der Winkelt, unter welchem die öffnung 5 α der Kammer 5 von der Achse der Trommel 8 her sichtbar ist (vgl. F i g. 2); dabei ist dieser

160°

WinkeM gleich und η die Anzahl der Auffanggebiete C auf dem Trommelmantel bzw. die Zahl der verschiedenen Lagen, die die Trommel einnehmen kann. Ferner ist der Winkel A _t aus nachstehend aufgeführten Gründen ein Vielfaches des Winkelst, so daß also A₁ = TnA (m = eine ganze Zahl) ist, wobei die Zahlen m und η untereinander Primzahlen sind (beispielsweise η = 20 und m = 3 oder η = 24 und m = 5).

Der Leiter 6 a der Elektrode 6 und die Leiter 10 a und 12 a des Motors 10 und des Mikroschalters 12 durchsetzen das Gehäuse 118 mittels Durchführungen 127 und 128 aus einem Isolierstoff.

Die Nullpunkteinstellung und die Messung der Radioaktivität jedes Abschnittes entweder vor oder nach dem Auffangen der Ionen erfolgt mit Hilfe eines Kernstrahlungsdetektors D bekannter Bauart, der einige Zehntelmillimeter von der Mantelfläche der Trommel entfernt angeordnet ist; beispielsweise kann ein Szintillationsdetektor verwendet werden, der aus einem Element 13 besteht (das von der Achse aus gesehen unter einem Winkel erscheint, der dem Winkelt nahezu gleich ist) und dessen Szintillationsstoff insbesondere für Betastrahlen empfindlich ist. In diesem erzeugen die von der Radioaktivität und insbesondere den Betastrahlen (bedingt durch die Beta-Radioaktivität der festen aufgefangenen Ionen) herrührenden Strahlungen Lichtblitze oder Szintillationen, die durch eine Platte 129 aus einer lichtdurchlässigen Substanz hindurchtreten (die eventuell die Wellenlänge der Szintillationen abändert) und die von einem Photomultiplier 14 in Stromimpulse umgeformt werden; dabei beaufschlagen diese Impulse den Leiter 14 a und werden, wie in dem vorgenannten Patent erwähnt, verarbeitet, wobei eine Speichereinrichtung, die die Differenzen zwischen der Aktivität nach dem Auffangen und der Aktivität vor dem Auffangen (zuvor gemessen und im Speicher festgehalten) jedes Auffangabschnittes C feststellt, indem die Aktivität der einzelnen von dem jeweiligen Flächenabschnitt aufgefangenen Ionen bestimmt wird.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist ähnlich der des vorgenannten Patentes, insbesondere derjenigen Ausführungsform, die keine Elektrode 3 (Fig. 1 des Hauptpatents) enthält, sondern nur die Abstoßungselektrode 6, die aufeinanderfolgend auf ein hohes negatives Potential, um die Eichung des Auffangabschnittes zu ermöglichen, dann auf ein hohes positives Potential, um das Auffangen der Ionen auf dem Flächenabschnitt der Trommel sicherzustellen, und von neuem während der Dauer der Periode der Messung der aufgefangenen Ionen auf ein hohes negatives Potential gebracht wird.

Für jede Auffangfläche C umfaßt also ein vollständiger Zyklus:

1. eine Periode der Eichung der Radioaktivität der Auffangfläche C, die beispielsweise ungefähr 12 Sekunden dauern kann und während derer sich die Auffangfläche vor dem Szintillationsstoff 13 befindet, wobei der Photomultiplier 14 an die nicht gezeigte Speichervorrichtung eine Anzahl von Impulsen liefert, die abhängig sind von der zurückbleibenden oder remanenten Radioaktivität der Auffangfläche; diese ist sehr gering, weil von dem letzten Auffangen von Ionen, das auf dieser Auffangfläche stattfindet, eine Zeit vergangen ist, die um ein Mehrfaches größer ist als die radioaktiven Perioden der Mehrzahl der aufgefangenen Ionen; während dieser Eichperiode ist die Spule 121 stromlos, und der Wechselschalter 120 nimmt die durch die unterbrochenen Linien angedeutete Stellung ein, so daß die Elektrode 6 auf ein hohes negatives Potential gelegt wird und nun die Ionen auffängt, die die Kammer 5 durchqueren und sie daran hindert, die Mantelfläche der Trommel zu erreichen;

2. eine Periode des Auffangens von Ionen auf dieser Auffangfläche, die ungefähr 20 Sekunden dauern kann, während der die Auffangfläche die öffnung 5 a der Kammer 5 schließt. Die Spule 121 ist dabei stromführend und bringt dadurch den Wechselschalter 120 in die in durchgehenden Linien angedeutete Lage; dadurch wird die Elektrode 6 auf ein hohes positives Potential gelegt und treibt infolgedessen die in dem Strom F vorhandenen positiven Ionen auf den Abschnitt C; während dieser Periode wirkt der Ausgang des Photomultiplier s 14 nicht auf die Speichervorrichtung;

3. eine Periode der Messung der Radioaktivität dieser Auffangfläche, die — wie die Eichperiode — ungefähr 12 Sekunden dauern kann und während der sich der betreffende Abschnitt von neuem vor dem Szintillationsstoff 13 befindet, wobei die Spule 121 stromlos ist; die Speichereinrichtung empfängt diesmal eine Anzahl von Impulsen entsprechend der Summe der remanenten Aktivität und der Aktivität, die durch die Ionen bedingt ist, die während der vorhergegangenen Auffangperiode aufgefangen wurden, und subtrahiert dabei die im Speicher aufgezeichneten Impulse, die der remanenten Aktivität entsprechen; der Ausgangswert des Speichers ist also einzig von der Aktivität der aufgefangenen Ionen abhängig und somit also

9 10

von der Menge des Gases mit Spaltmaterial schalter, gemäß einem Programm angetrieben, das von sehr kurzer Lebensdauer, wie es in dem Drehungen von je einem Umlauf in einer ersten Gasstrom enthalten ist; diese Menge ist sich aus Gruppen von zwei aufeinanderfolgenden wiederum eine unmittelbare Funktion der Richtung (entsprechend einer Drehung der Trom-Größe des Risses einer Hülle, an der das Gas 5 mel 8 um +^₁) und dazwischengeschalteten Einzel-YGfbeislrömt. drehungen von einem Umlauf in entgegengesetztem

Sinn (entsprechend einer Drehung der Trommel 8 Die Rechenvorrichtung kann beispielsweise aus um -A₁) aufbaut.

einem einfachen Rechner oder Zähler der Bauart Diese Vereinfachung des Programms folgt aus

bestehen, wie sie ständig in Verbindung mit den io der Wahl der Zahlen ra und η als Primzahlen unter Szintillationsdetektoren verwendet werden, der die sich, wodurch man aufeinanderfolgend alle die Impulse am Ausgang des Photomultipliers 14 zählt durch den Winkel A bestimmten Zonen der Trom-

(eventuell nach Verstärkung in einem Verstärker) . , ·,, τ j η λ 360° . *. .

^ν , . -π·*. '"·-.·„ ι _ "„-,Λ mel (es aibt η Zonen, so daß A = ist) benutzt.

und m zwei Ricutungen crceuei, indem, er zdiizcz^,. ■*- η '

die Nulleffektimpulse von Null abzieht, bevor die 15 Man erhält so eine Vorrichtung zur Überwachung

Meßimpulse positiv gezählt werden. von Hüllenbrüchen in Kernreaktoren, die insbeson-

Statt einer Speichervorrichtung digitaler Bauart dere folgende Vorteile hat:

kann man ebenso eine Speichereinrichtung analoger Ihre Selektivität ist ausgezeichnet, denn sie erfaßt Bauart verwenden. In diesem Falle speist der Photo- nur die sehr kurzlebigen Spaltprodukte, während multiplier 14 aufeinanderfolgend beispielsweise einen 20 die Aktivität der langlebigen Spaltprodukte (die sich Verstärker, eine Vorrichtung zur Bildung von Im- ansammeln, wenn die Kühlung des Atomreaktors pulsen und einen Integrator bekannter Bauart, der in einem geschlossenen Kreis erfolgt, wie das allgeein Ausgangssignal liefert, das der Zahl der Szintil- mein der Fall ist) sowie der radioaktiven Isotope, lationen in dem Szintüiationselement 13 entspricht. wie Argon 41 und Stickstoff 16, die in dem Kühlgas Dieses Ausgangssignai wird zu einer Speicher- 25 durch den Neutronenbeschuß, dem sie in dem Reeinrichtung geleitet, die ein Relais enthält, das swi- aktor unterliegen, gebildet werden, sowie die remaschen der Eichsiellung und der Meßstelluag um- nente Aktivität der Trommel eliminiert werden.
schallet. Der Ausgang dieser letztgenannten Vor- Ihre Genauigkeit und ihre Empfindlichkeit sind richtung ist mit einem Schreiber und einer Über- sehr groß, weil sie das Auffangen der Ionen wähwachungseinrichtung verbunden, die für den Fall, 30 rend einer relativ langen Periode gestattet, während daß die Sicherheitsgrense überschritten wird, εα- der deren Rekombination mit den freien Elektronen spricht. Die Steuerung der Erregung der Spule 121, verhindert wird, weil die Ionen einem elektrischen der Umkehr der Zählrichtung des Rechners (oder Feld unterworfen sind, das sie nach ihrer Bildung der Erregung des Relais der Speichervorrichtung in Richtung auf die Trommel treibt,
analoger Bauart) und der Drehung des Motors 10 35 Sie ermöglicht also eine sichere und schnelle Fesiim einen oder anderen Sinne werden von einer nicht stellung von Hüllenbrüchen, bevor diese einen gedargestellten Prcgrarnmsteuereinrichtung ausgeführt, fährlichen Wert erreicht haben.
beispielsweise einem rotierenden Schalter, der wäh- Sie gestattet, die Kühlgasmenge zu verringern, die rend der gewünschten Dauer und in der gewünsch- für die Untersuchung aus Gründen der Wärmewirtten Reihenfolge die Spule 121, die Steuervorrichtung 40 schaft abgezweigt wird und oder die Anzahl der für des Rechners und die Wicklungen für den Vorlauf die Überwachung der Hüllen, die den Kernbrenn- und den Rücklauf des Motors 10 speist; dabei be- stoff in einem Atommeiler umgeben, verwendeten tätigt die Welle 10 h dieses Motors bei einem Um- Detektoren.

lauf über den Nocken 11 den Mikroschalter 12, der Der Aufbau der-Vorrichtung ist gedrängt, weil sie

den Stillstand des Motors mittels einer nicht gezeig- 45 nur eine Kammer enthält, die gegenüber der Trom-

ten Bremse veranlaßt. Man erreicht auf diese Weise rnel angeordnet ist.

eine Drehung der Welle 10 b in der gewünschten Um die Genauigkeit noch weiter zu verbessern,

Richtung um einen vollen Umlauf und infolgedessen indem man die Radioaktivität der Auffangzone vor

eine Drehung der Trommel 8 um einen Winkel A₁. dem Auffangen vermindert, sieht man vorteilhafter-

Bezeiclmst man in F i g. 2 den Uhrzeigersinn als 50 weise an Stelle eines Windendrehantriebs der Trom-

positiv, so dreht man einen gegebenen Abschnitt C mel 8 wie in der Ausführungsform nach den F i g. 1

der Trommel, der sich ursprünglich in der gezeigten und 2 einen Antrieb vor, der eine Translations-

Lage vor der Elektrode 6 befindet: bewegung mit einer Rotation kombiniert, wobei die

1. um +A₁, um ihn in die Eichlage zu bringen, I^mef ^{die Gesta}}\ ^eines Zylinders ^t, ^desssn

2. um -a\ um ihn in die Auffange zu brin- 55 ^H°^he §^roß S?P£ .^isi' ^u™ .^me!^irer _A ^e Aufrangzonen gen. wobei die Elektrode 6 während dieser aufzuweisen die ^eite an Seite mAchsnchtung anPeriode auf hohem positivem Potential liegt, g^e,°ij^{net Sl}f' ™ ^{daß die Zahl der} Auffangzonen

3. um +A₁, um ihn für die Meßperiode wfeder erhöht werden kann

vor den Detektor 13 zu bringen. Nachstehend werden ZWe₁ Ausfuhrungstormen

60 eines solchen Antriebs fur Translation und Rotation

Eine neue Drehung um +A₁ bringt den folgen- unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 bzw. 8 und 9 den um einen Winkel A₁ dahinter angeordneten Ab- beschrieben. Bei diesen Ausführungen läßt man zuschnitt in die Eichlage, und der Zyklus kann für nächst wie bei der Ausführung nach den F i g. 1 diesen neuen Abschnitt wieder beginnen. und 2 eine bewegliche Metalltrommel 8 α (erste Aus-

Es folgen also nacheinander Drehungen um +A₁, 65 führungsform) oder 8 δ (zweite Ausführungsform)

-A₁, +A₁, +A₁, -A₁, +A₁, +A₁, -A₁... usw.; mit einem in einem Gehäuse 49 befindlichen De-

die Welle 10 b des Motors 10 wird also, gesteuert tektor D für die Radioaktivität (vorzugsweise einem

von der Programmsteuereinrichtung und demMikro- Szintillationsdetektor, der einen Szintillationsstoff 13

enthält, dessen Szintillationen die transparente Platte 129 durchqueren und von einem Photomultiplier 14 in elektrische Impulse umgeformt werden) und mit einer festen Abstoßungselektrode 6 zusammenwirken, die über einen Leiter 6 a auf einem hohen Potential gehalten werden kann. Man läßt quer durch die bei 5 a offene Zerfallskammer 5 zwischen der Elektrode 6 und der Mantelfläche der Trommel 8 a oder 8 b den Gasstrom F zirkulieren. Dieser kann positive radioaktive Ionen enthalten (wobei diese Ionen einer Umwandlung von gasförmigen Spaltprodukten entstammen, die infolge eines Hüllenbruches in das Kühlgas eines Kernreaktors eingedrungen sind), wobei dieser Strom senkrecht zu der Achse XX der Trommel 8 a oder 8b durch die Eintrittsleitung 1 und die Austrittsleitung 9 verläuft, die zu beiden Seiten der Elektrode 6 angeordnet sind.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung besteht diese Trommel aus einem gestreckten Drehzylinder, der eine Höhe h hat, die ausreicht, um in Richtung der Drehachse XX mehrere aneinandergrenzende Auffangzonen C aufzunehmen; man ordnet ferner den Detektor D und die Elektrode 6 gegenüber der Mantelfläche der Trommel in Richtung deren Achse an, vorzugsweise dicht nebeneinander; man sieht weiter Mittel vor, mit denen die Trommel einmal in Richtung der Achse XX in Form einer Translation, vorzugsweise wechselseitig und mit ungleichen Amplituden in diesen beiden Richtungen, verstellt werden kann; so kann man aufeinanderfolgend die verschiedenen benachbarten AuffangzonenC, die in einem Streifen- angeordnet sind, der von zwei Mantellinien G des Zylinders begrenzt wird, zunächst in eine Lage gegenüber dem Detektor D, um die remanente Radioaktivität dieser Zonen zu messen, dann gegenüber der Abstoßungselektrode 6, die sich auf einem hohen positiven Potential befindet, um die positiven Ionen dieses Gasstroms F aufzufangen, die durch diese Elektrode abgestoßen werden, und schließlich wieder in die Lage gegenüber dem Detektor D bringen, um die Radioaktivität dieses Stroms nach dem Auffangen der Ionen zu messen. Andererseits sieht man Mittel vor, mit denen die Trommel in Form einer Rotation um die Achse XX in gleicher Richtung und um jeweils gleiche Winkel verstellt werden kann, nachdem alle Zonen C desselben Streifens B benutzt worden sind, um zu ermöglichen, mit den Zonen eines analogen angrenzenden Streifens die zuvor mit dem vorhergehenden Streifen ausgeführten Schritte zu wiederholen; dabei sind die Translationen, um von einer Zone zu der in demselben Streifen folgenden zu gelangen, für die beiden aufeinanderfolgenden Streifen vorteilhafterweise entgegengesetzter Richtung.

In einer ersten Ausführungsform (F i g. 3 bis 6) weist die Trommel 8a einen polygonalen Querschnitt auf: sie besitzt beispielsweise zwanzig Flächen, die jeweils einen Streifen B mit sechs Zonen bilden, was insgesamt hundertzwanzig Zonen (vgl. F i g. 6) ergibt. Man kann nun den Szintillator 13 des Detektors D parallel zu einer Fläche der Trommel anordnen, wodurch das Volumen des radioaktiven Gases zwischen einem Auffangabschnitt C und dem Szintillationsstoff 13 (und infolgedessen das Wärmerauschen des Detektors) verringert wird und wodurch man ein Szintillationselement 13 verwenden kann, das von einer ebenen Eintrittsfläche begrenzt ist.

Die Verstellung der Trommel 8 a, wonach die hundertzwanzig Zonen in der in F i g. 7 numerierten Reihenfolge nacheinander vor das Szintillationselement 13, die Elektrode 6 und von neuem vor das Szintillationselement 13 gelangen und wobei außerdem für den während der Drehung der Trommel erforderlichen Zwischenraum zwischen dieser

ίο und dem Szintillationselement gesorgt wird, kann vorteilhafterweise durch einfache Drehung einer einzigen Steuerwelle 21 in der einen oder anderen Richtung erzeugt werden. Diese Welle 21 wird von zwei biegsamen Kupplungen 21a und 21 b aufgenommen. Das ermöglicht es, für die Übertragung durch eine gasdichte Glocke 17, die mit einem der Deckel oder Lagerschilde 22 des Gehäuses 23 (das die Trommel 8 a enthält sowie die Mittel für die Verstellung der Trommel infolge Drehung der Welle 21) verschraubt ist, eine magnetische Kupplung zu verwenden, die auf Polmassen 15 einwirkt, die mit Scheibenfedern 24 auf einer Achse 25 befestigt sind, die sich in einem Kugellager 26 drehen kann und durch die Kupplung 21 α mit der Welle 21 verbunden ist.

Die in dem Gehäuse 23 angeordneten Mittel, mit deren Hilfe die Verstellung der Trommel 8 a durch Drehung der Welle 21 erfolgt, können beispielsweise aus den folgenden Bauelementen bestehen:

1. einer Schnecke 27, die auf einer Welle 28 befestigt ist, die ihrerseits drehbar in zwei Kugellagern 29 gelagert ist und über die Kupplung 21 b von der Welle 21 angetrieben wird,

2. einem Zahnrad 30, das mit der Schnecke 27 im Eingriff steht,

3. einem auf derselben Welle 32 wie das Zahnrad 30 befestigten Zahnrad 31, wobei die Welle 32 in zwei Kugellagern 33 gelagert ist, die in einer Bohrung 34 des Trägers 35 angeordnet sind,

4. einer Schnecke 37, die mit dem Rad 31 im Eingriff steht und mit der Trommel 8 a verbunden ist.

Dieser mechanische Aufbau ist von einer rohrförmigen Umhüllung 36 eingeschlossen, die ihn vor dem radioaktiven Medium schützt und gleichzeitig den toten Gasraum verringert.

Die Trommel 8 a wird von einem Rohr mit polygonalem Querschnitt gebildet, das von einer Nabe 38 getragen wird; diese Nabe ist auf einem Gleitschuh 39 befestigt, der auf einer Gleitschiene 40 gleitet, wodurch die Translation der Trommel zwischen zwei gezeigten Endlagen möglich wird, wovon die eine in durchlaufenden Linien (wobei die Trommel zwischen das Gehäuse 23 und die Umhüllung 36 ragt) und die andere in strichpunktierten Linien in F i g. 3 wiedergegeben ist; die Gleitschiene 40 ist mit ihrer Hülse 41 in zwei Kugellagern 42 gelagert, um die Drehbewegungen der Trommel 8 a zu ermögliehen.

Diese Drehbewegungen, die bei zwanzig Streifen B jeweils ein Zwanzigstel eines Umlaufs (bzw. 18°) ausmachen, erfolgen, wenn die Trommel die eine oder die andere Endlage erreicht hat, vorzugsweise mit einem desmodromischen Antrieb, d. h. einem Antrieb, der automatisch eine Drehung erzwingt, beispielsweise mit Hilfe von an jedem Trommelende angebrachten Schrägflächen 43, die

mit Zapfen 44, 45 zusammenwirken, die sich an einer der Schrägflächen abwälzen. Die Schrägflächen verlaufen an den beiden Enden in entgegengesetzter Richtung, damit die Drehung der Trommel Sa immer in gleicher Richtung abläuft. Um die richtige Stellung der Gleitschiene 40 und damit der Trommel 8 a nach jeder Drehung sicherzustellen, kann man eine Rasteinrichtung vorsehen, die aus einer Kugel 46 besteht, die von einer Feder 47 in Vertiefungen gedrückt wird, die in einer in Drehrichtung mit der Gleitschiene 40 verbundenen Scheibe 48 regelmäßig angeordnet sind.

Folgende Übersetzungsverhältnisse sind vorgesehen:

1. Schnecke27 (zwei Gänge, Moduli) zu Zahnrad 30 (Teilkreisdurchmesser (I₁ = 20 mm und zwanzig Zähne, Moduli) 1:10 (r_x);

2. Zahnrad 31 (Teilkreisdurchmesser d₂ = 40 mm und vierzig Zähne, Modul 1) zu Schnecke 37 (acht Gänge, Modul 1) 5:1 (r₂).

Das Gesamtübersetzungsverhältnis für die Translation ist

bei einer translatorischen Verstellung um einen Schritt ρ entsprechend zwei Umläufen der Welle 21 ergibt sich für jeden Schritt ein Wert von

Ci₁-

d. h. 40 ·

3,14

25 mm.

Man kann nun vorteilhafterweise einen Abstand e von 50 mm entsprechend zwei Schritten zwischen der Achse der Elektrode 6 und der Achse des Detektors D vorsehen, wobei die Elektrode und der Szintillator 13 mit seiner lichtdurchlässigen Platte und dem Photomultiplier 14 lichtdicht in einer Hülle 49 angeordnet sind. Eine Drehung der Welle 21 von vier Umläufen erlaubt also das Durchlaufen eines Auffanggebietes der Trommel 8 a von der Elektrode zum Detektor, oder umgekehrt.

Um eine Drehung der Trommel von einem Zwanzigstel eines Umlaufs bei einem Vorrücken um einen Schritt zu erzielen, kann man beispielsweise für die Schrägflächen 43 einen Winkel von 45° und einen Durchmesser von 160 mm für die Trommel 8 a wählen; tatsächlich ruft in diesem Fall ein Vorrücken der Trommel um einen Schritt, d. h. etwa 25 mm, eine Drehung von 25 mm — gemessen an ihrem Umfang—hervor, was einer Winkeldrehung von

160· π

20

eines Umlaufs entspricht.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die F i g. 3 bis 6 mater besonderer Berücksichtigung der F i g. 7 beschrieben.

Während die Trommel 8 a sich zunächst beispielsweise in der Endlage, die mit strichpunktierten Linien in F i g. 3 wiedergegeben ist, befindet, wird der AbschnittC₁ (vgl. Fig. 6 und 7) durch Drehung der Welle 21 in einer ersten Richtung — nachstehend positive Richtung genannt — vor das Szintillationselement 13 des Detektors D gebracht, und zwar entsprechend der translatorischen Verschiebung, wie sie durch den Pfeil P in F i g. 7 angegeben ist. Die Messung der remanenten Radioaktivität dieser Zone erfolgt wie bei dem genannten Hauptpatent. Die anschließende Drehung der Welle 21 um vier Umläufe in entgegengesetzter Richtung (nachstehend negative Richtung genannt, entsprechend der Richtung des Pfeils N in der F i g. 7) bewirkt, daß dieser Abschnitt C₁ gegenüber der Elektrode 6 (Verschiebung a_v F i g. 7) zu liegen kommt, die auf einem positiven Potential gehalten wird, dieser Abschnitt fängt die positiven Ionen des

ίο Gasstroms F wie bei dem vorgenannten Patent auf; dann führt eine Drehung der Welle 21 um vier Umläufe in positiver Richtung den Abschnitt C₁ bei einer Verschiebung b_x wieder vor den Detektor D, der die augenblickliche Aktivität dieses Abschnittes

is mißt, die im wesentlichen gleich der remanenten Aktivität ist, vermehrt um einen Wert, der der Menge der aufgefangenen positiven Ionen und somit der Menge der sehr kurzlebigen gasförmigen Spaltprodukte entspricht, die das Kühlgas infolge eines

so Hüllenbruches enthält. Die in dem Speicher aufgezeichnete remanente Aktivität wird von der augenblicklichen Aktivität mit Hilfe eines nicht dargestellten Rechengerätes abgezogen, so daß man nur den Wert erhält, der den positiven aufgefangenen Ionen entspricht.

Nachdem der Zyklus (Eichung, Auffangen und Messung) für den Abschnitt^ abgeschlossen ist, wird die Welle 21 um zwei Umläufe in positiver Richtung gedreht, wodurch die Trommel in Längsrichtung um einen Schritt (Verschiebung C₁) verschoben wird und die ZoneC₂ vor den Detektor!) rückt. Der oben für die Zone C₁ beschriebene Zyklus wird nunmehr für die Zone C₂ wiederholt, anschließend für die Zonen C₃, C₄, C₅ und C₆. Wenn der Zyklus für die Zone C₆ abgeschlossen ist, bewirkt die Drehung der Welle 21 um zwei Umläufe in positiver Richtung, daß die Trommel 8 α um ein Zwanzigstel eines Umlaufs weitergedreht wird und die Lage einnimmt, die in durchlaufenden Linien in Fig. 3 (ebenso wie in Fig. 6) wiedergegeben ist. Nunmehr werden für die Überwachung die Zonen C₇ bis C₁₂ des angrenzenden Streifens B hinzugezogen; dabei entspricht die Verschiebung jeder Zone, beispielsweise der Zone C₇, a₂, um von der Eichstellung zu der Auffangstellung überzugehen, O₂, um von dieser Stellung in die Meßstellung überzugehen, und C₂, um die folgende Zone Cg in Nullpunktsstellung zu bringen. Wenn das Gebiet C₁₂ benutzt worden ist, folgt — nach einer weiteren Verschiebung C₂ — eine Drehung der Trommel 8 a um ein Zwanzigstel eines Umlaufs, wobei die Trommel von neuem die linke Lage (in strichpunktierten Linien in Fig. 3) einnimmt und eine neue Reihe von Messungen mit den Abschnitten C₁₃ bis C₁₈ beginnen kann, usw.

Die Verschiebungen a₂ und b₂ sind jeweils den Verschiebungen a_± und S₁ gleich, während C₂ entgegengesetzt zu C₁ ist; diese Beziehung trifft ebenso auf die Drehungen der Welle 21 zu, deren Antrieb mit Hilfe einer magnetischen Kupplung gemäß einem bestimmten Vorrückprogramm erfolgt, das den vorgenannten Erfordernissen genügt und gleichzeitig während der Auffangperioden dafür sorgt, daß die Elektrode 6 auf einem hohen positiven Potential liegt; während der Eich- und der Meßperiode wird dieses Potential abgeschaltet, um zu vermeiden, daß die Radioaktivität der Abschnitte, die dem benutzten Abschnitt benachbart sind, vergrößert wird.

15 16

Wenn die hundertzwanzig Abschnitte C₁ bis C₁₂₀ 40 a, der mit einer Nut der Hülse 39 zusammenbenutzt worden sind, beginnen die Arbeitsschritte wirkt, die die Trommel 8 b trägt, die auf diese Weise wieder mit dem Abschnitt C₁, dessen remanente Ak- zu gleicher Zeit wie die Scheibe 48, die auf die tivität auf einen außerordentlich niedrigen Wert ab- Gleitschiene 40 aufgezogen ist, gedreht wird.
gesunken sein wird (die Dauer des Zyklus für die 5 Damit jedesmal, wenn die Welle 21a zwei Um- hundertzwanzig Abschnitte kann 2 Stunden währen, laufe ausgeführt hat, ein Vorrücken um einen Schritt wenn die Arbeitsschritte für einen Abschnitt 1 Minute von 25 mm erfolgt, muß die zweigängige Schnecke dauern). 50 einen Schritt von 12,5 mm aufweisen; in diesem

Der polygonale Querschnitt der Trommel 8 α (vgl. Falle muß die Welle 21«, damit das Auffanggebiet

F i g. 4) erfordert eine große Verschiebung der Trom- io von dem Detektor zu der Elektrode und umgekehrt

mel am Ende der Translation, damit der polygonale gelangt, eine Drehung von vier Umläufen ausführen.

Teil die Elektrode 6 und das Szintillationselement 13 Sieht man wie bei der ersten Ausführungsform sechs

freigibt (vgl. die beiden in Fig. 3 gezeigten End- Auffanggebiete pro Streifen vor, so entspricht die

Stellungen der Trommel, bei denen ein zylindrischer Strecke für die sechs Auffanggebiete zwölf Umiäu-

TeilSc der Trommel einen Durchmesser hat, der 15 fen der Schnecke 50, die man beispielsweise um wei-

ewas kleiner ist als der Durchmesser des Kreises, der tere eineinhalb Umläufe an jedem Ende der Trans-

dem Polygon einbeschrieben ist, das sich gegenüber lation der Trommel 8 b ergänzt, so daß sich insge-

der Elektrode 6 oder dem Szintillationselement be- samt fünfzehn Umläufe für die Drehung der Welle

findet). 21 α ergeben. Am Ende dieser fünfzehn Umläufe

Man kann diesen toten Lauf (der in der bis- 20 wird die Trommel 8 b gedreht, indem zwei Zähne

herigen Erklärung der Arbeitsweise nicht berück- 58 des Rades 57 b in die Zähne des Rades 63 ein-

sichtigt wurde) und infolgedessen das Volumen des greifen. Damit alle fünfzehn Umläufe der Welle 21 a

Gerätes verringern, indem man, wie in F i g. 8 und 9 das Rad 57 b um einen Umlauf weiterdrehen, beiiö-

dargestellt, eine zylindrische Trommel 8 b verwen- tigt man für die Drehung insgesamt ein Unter-

det, wodurch die Notwendigkeit, die Elemente 6 25 Setzungsverhältnis von 1 :15 zwischen den Zahn-

und 13 am Ende der Translation freizugeben, um rädern 54 und 57b. Man kann dafür das folgende

die Drehung der Trommel ausführen zu können, Epizykloidalgetriebe verwenden:

entfällt; jedoch wird das Volumen des Gases, das _{χ Rad 54 ?g z}„_{hne Modul 2}

sich unterhalb des Szintillatorelementes 13 befindet, -' p/tzel 55 30 Zähne' Mod 1 2

ein wenig vergrößert, oder man benötigt einen Szin- _{30 3}' _{Ritzd 56 2g Zähne}' _{ModuI 2}'

tfflator, dessen Eintrittsfläche dem Umfang der ₄; _{Rad g7fl} ;;;;;;; _{2g zuhm}/ _{ModuJ 2};
Trommel angepaßt ist.

Die Steuerung der Verstellungen der Trommel 8 δ Schließlich wählt man, damit das Zahnrad 63 bei

kann wie bei der Trommel 8 α durch Drehung einer jedem Umlauf des Rades 57 b mil zwei Zähnen

Steuerwelle 21a erfolgen, die in der einen oder an- 35 (dessen Teilkreisdurchmesser beispielsweise 174 mm

deren Richtung mit Hilfe einer magnetischen Kupp- beträgt) ein Zwanzigstel eines Umlaufs (für den Fall,

lung, die durch eine Glocke 17 auf die Polmassen 15 daß zwanzig Streifen mit Auffanggebieten vorge-

einwirkt, gedreht wird; dabei sind die Polmassen mit sehen sind) ausführt, ein Rad 63 mit vierzig Zähnen

Scheibenfedern 24 auf einer Welle 25 befestigt. mit demselben Modul wie das Rad 57 b (beispiels-

Die translatorische Verstellung der Trommel 8ö 40 weise 1,5); dabei wird die genaue Einstellung der auf der Gleitschiene 40 zwischen den beiden in Trommel 8 b in jeder Winkellage beispielsweise wie F i g. 8 dargestellten Endlagen infolge der Drehung bei der ersten Ausführungsform dadurch erreicht, der Welle 21 α erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer daß eine unter dem Druck einer Feder 47 stehende auf der Welle sitzenden Schnecke 50 mit zwei gegen- Kugel 46 mit in dem Lagerschild 48 regelmäßig vorläufigen Gängen sowie einem hin- und hergehenden 45 teilten Löchern zusammenwirkt, um so eine Rasr- Zapfen 51 einer Hülse 52, die in Achsrichtung mit vorrichtung zu erhalten.

der Nabe 38 der Trommel 8ft in Verbindung steht; Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach den

dabei ist der Zapfen in der Vertiefung 53 eines Ge- F i g. 8 und 9 ist die gleiche wie die oben unter Be-

windeganges der Schnecke 50 angeordnet. zugnahme auf die F i g. 3 bis 7 beschriebene, mit

Im Gegensatz dazu wird die rotorische Verstel- 50 Ausnahme der Teile, die die Bewegung der Welle

lung der Trommel 8 b mittels eines epizykloidalen 21 α auf die Trommel 8 b übertragen, was bereits bei

Untersetzungsgetriebes bewirkt, das aus einem auf der Beschreibung der einzelnen mechanischen EIe-

der Welle 21 α befestigten Zahnrad 54 sowie Plane- mente erläutert wurde.

tenrädern 55, 56 besteht, wobei die Räder 55 mit Mit einer derartigen Vorrichtung zur Überwachung dem Rad 54 und die Räder 56 mit einem Rad 57 a 55 von Hüllenbrüchen in Kernreaktoren kann man mit im Eingriff stehen, das wiederum mit einem Zahnrad äußerster Genauigkeit und sehr großer Empfindlich-57 b mit zwei Zähnen 58 verbunden ist; die Zahn- keit den Gehalt an kurzlebigen Spaltprodukten eines räder 57 a und STb sitzen mittels Kugellagern 59 Gasstroms bestimmen und somit selbst einen sehr lose auf der Welle 21 α; ferner steht jedes Rad 55 schwachen Hüllenbruch in einem Kernreaktor festin Drehrichtung mit einem Rad 56 in Verbindung, 60 stellen; dies ist auch dann möglich, wenn das Kühlwobei beide Räder auf derselben Welle 60 befestigt gas (dessen Radioaktivität, selbst ohne Hüllenbruch sind, die wiederum von einem Arm 61 (in Drehrich- durch Beschüß bestimmter Gasbestandteile, wie Artung mit der Welle 21 α verbunden) gehalten wird, gon, mit Neutronen, hoch ist) im Kreislauf geführt indem diese Welle sich in Kugellagern 62 frei drehen ist, und die Entwicklung dieses Bruches kann laukann. 65 fend verfolgt werden.

Das Rad 57 b mit den beiden Zähnen greift bei Die Vorrichtung arbeitet selbsttätig nach einem

jedem Umlauf in ein Zahnrad 63 ein, das auf der vorgegebenen Programm. Sie ist gasdicht abgeschlos-

Gleitschiene 40 befestigt ist; diese hat einen Keil sen. Die Übertragung der von einem außerhalb an-

geordneten Steuermotor herrührenden Verschiebung erfolgt mit Hilfe einer magnetischen Kupplung.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Gehaltes eines Gasstromes an kurzlebigen Spaltprodukten, insbesondere zur Feststellung von Brennelement-Hüllenbrüchen in Kernreaktoren, bestehend aus einer drehbaren Metalltrommel, die abschnittsweise zur Durchführung der Bestimmung zuerst vor einen Strahlendetektor zwecks Bestimmung des Nulleffekts, dann in eine Ionenauffangstellung gegenüber einer die Ionen abstoßenden Elektrode und schließlich wiederum in eine Meßstellung vor den Strahlendetektor bewegt wird, und aus einer Niederschlagkammer, die auf einer Seite durch einen Mantelflächenabschnitt der Trommel begrenzt wird und durch die das Gas strömt, nach Patent 1087719, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine sich von der durch einen Mantelflächenabschnitt der Trommel gebildeten Innenwand her erweiternde konische Form hat und raummäßig so groß ist, daß eine Verweilzeit für das durchströmende Gas von mindestens einer Sekunde erzielbar ist, und daß die dem Mantelflächenabschnitt der Trommel gegenüberliegende Seite der Kammer von einer kalottenartigen Elektrode bedeckt ist, so daß der gesamte Kammerraum im Wirkungsbereich des elektrischen Nieder-Schlagsfeldes liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer, die Trommel sowie der die Trommel antreibende Motor in einem gasdicht abgeschlossenen Gehäuse angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die es bei Bedarf gestatten, die kalottenartige Elektrode entweder auf ein hohes positives Potential für den Niederschlag der Ionen auf der Trommel oder auf ein hohes negatives Potential für die Messung des Nulleffekts zu legen.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel ein langgestreckter Zylinder ist, dessen Höhe ausreicht, um in Richtung der Drehachse mehrere aneinandergrenzende Niederschlagszonen aufzunehmen, daß der Detektor und die Elektrode, welche gegenüber der Mantelfläche der Trommel liegen, in deren Achsrichtung nebeneinander angeordnet sind und daß die Mittel zum Verstellen der Trommel diese einmal in Form einer Translation in Richtung der Achse verschieben, um nacheinander die verschiedenen benachbarten Auffangzonen, die in einem Streifen angeordnet sind, der sich zwischen zwei Mantellinien des Zylinders befindet, zunächst in S. eine Lage gegenüber dem Detektor zur Nulleffektmessung, dann in die Kammer in Nieder- 60 S.

Schlagsstellung und schließlich wieder gegenüber dem Detektor zur Messung der Radioaktivität diese Zone nach dem Auffangen der Ionen zu bringen und in Rotation um diese Achse versetzen, und zwar in immer gleichem Drehsinn und in gleichen Drehabschnitten, so daß, nachdem alle Zonen desselben Streifens benutzt worden sind, mit den Zonen eines benachbarten, analogen Streifens die Arbeitsschritte zu wiederholen sind, die zuvor mit dem vorigen Streifen ausgeführt wurden, wobei die translatorischen Verschiebungen für zwei aufeinanderfolgende Streifen entgegengesetzt gerichtet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder, der die Trommel bildet, zumindest in seinem überwiegenden Teil einen polygonalen Querschnitt hat.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel, die Steuerwelle und die Mittel zum Verstellen der Trommel in einem gasdichten Gehäuse angeordnet sind und daß die Welle mit Hilfe einer magnetischen Kupplung von einem Motor angetrieben wird, der außerhalb dieses Gehäuses angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnräder vorgesehen sind, um die Drehbewegungen der Steuerwelle in Translationsbewegungen der Trommel umzuwandeln, und daß in der Nähe jeder Endlage der Trommel, nachdem alle Zonen eines Streifens benutzt worden sind, eine zusätzliche Translationsbewegung der Trommel in eine Rotationsbewegung derselben mittels einer mechanischen Vorrichtung umgewandelt wird.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Steuerwelle einerseits in eine Translationsbewegung der Trommel über eine Schnecke mit zwei gegenläufigen Gängen, die in Drehrichtung mit der Welle verbunden ist und mit einem Zapfen, der in Richtung der Translation mit der Trommel fest verbunden ist, zusammenwirkt, und zum anderen in eine schrittweise ablaufende Rotationsbewegung der Trommel mittels eines epizykloidalen Zahnradgetriebes umgeformt wird, das ein Rad dreht, das an seinem Umfang nur zwei Zähne aufweist, wobei diese Zähne bei jedem Umlauf des Rades eine Drehung um einen bestimmten Winkel eines Zahnrades üblicher Bauart erzeugen, das in der Rotationsrichtung mit der Trommel in Verbindung steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1201 566;
Journ. of the Brit. Nucl. En. Conf., Vol. 2, 1957, bis 204;

L'Onde Electrique, Bd. 38, 1958, Nr. 377/378, 581.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 517/333 2.65

Bundesdruckerei Berlin