DE2339004A1

DE2339004A1 - Neutronendetektor

Info

Publication number: DE2339004A1
Application number: DE2339004A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Klar
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-08-01
Filing date: 1973-08-01
Publication date: 1975-02-20
Also published as: GB1454806A; SE398397B; FR2245960B1; SE7409656L; FR2245960A1; US3940627A

Description

Die Erfindung betrifft einen Neutronendetektor mit einem metallischen Emitter aus neutronenempfindlichem Material, mit einem metallischen Kollektor und mit einer Isolierschicht zwischen Emitter und Kollektor. Bei solchen Neutronendetektoren, die im Sinne des Begriffes self-powered ohne Hilfsenergie nur durch die Strahlung aktiviert werden» ergeben sich aus verschiedenartigen Vorgängen unterschiedliche Signale. Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, ein unverfälschtes promptes Signal entsprechend der Neutronenflußdichte zu erlangen. Zu diesem Zweck müssen Störsignale vermieden werden, die auf Sekundäreffekten beruhen und zeitlich verzögert sind.

Erfindungsgemäß ist der Emitter mit einem Metallrohr umkleidet, das praktisch nicht neutronenempfindlich ist und mit dem neutronenempfindlichen Material metallisch verbunden ist. Durch das Metallrohr werden ß-Strahlen reduziert, die ein verzögertes Signal auslösen. Comptonelektronen dagegen, die auf den prompten (n,2fJ-Prozeß zurückgehen, werden vorwiegend in der Isolierschicht erzeugt und kommen somit voll zur Wirkung. Mithin bleibt die für das Nutzsignal maßgebende Neutronenempfindlichkeit des Detektors erhalten, während störende Signale abgebaut werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit dem Metallrohr die auf die äußere ^-Strahlung beruhende Stromkomponente verstärkt oder geschwächt werden kann. Man kann damit also zugleich eine ^Kompensation erreichen, wie in der Patentanmeldung P 22 39 226.3 (VPA 72/9461) bereits vorgeschlagen wird. Diese Wirkung hängt von der Wahl des Materials

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des Metallrohres ab. So kann man bei eine« Emittermaterial, das eine höchstens so große Ordnungszahl wie das Material des Kollektors aufweist, insbesondere bei Kobalt, als Metallrohr zur Umkleidung Zirkonium verwenden, um eine Schwächung des ^-Stromes zu erhalten. Bei anderen Emittermaterialien, insbesondere bei Rhenium oder Thulium, das eine größere Ordnungszahl als die des Kollektormaterials aufweist, kann man mit einer Umkleidung aus Inconel 600 vorteilhaft den 3^-Strom kompensieren.

Das Metallrohr kann zur Optimierung von Wirkung und Aufwand dem Durchmesser des stabförmigen neutronenempfindlichen Materials angepaßt werden, vorzugsweise beträgt die Wandstärke des Rohres 10 bis 25% des Emitterdurchmessers.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung ein AusfUhrungebeispiel beschrieben. In der Figur ist in einem Längsschnitt ein fremdenergiefreier Neutronendetektor dargestellt, der zur Kerninstrumentierung eines Druckwasserreaktors gehört und zum Beispiel zur Messung der örtlichen Leistungsdichte oder zur Überwachung des Neutronenflusses als Anzeigeglied für eine Schnellabschaltung verwendet wird.

Der Neutronendetektor hat insgesamt eine Lftnge von etwa 30 cm. Er ist praktisch vollständig rotationssymmetrisch aufgebaut und besitzt einen zentralen stabförmigen Emitter 1, der aus Thulium Tm¹ ^9 besteht und mit 27cm geringfügig kürzer als die Gesamtlänge des Neutronendetektors ist. Der Emitter 1 ist mit einem Metallrohr 2 umgeben, das aus Inconel 6OO besteht. Die Wandstärke des Metallrohres 2 beträgt, wie man sieht, 10 bis 23% des Durchmessers des Emitters 1. Die tatsächlichen Maße sind 0,3 mm Wandstärke bei 2 mm Emitterdurchmesser. Emitter I und Metallrohr 2 sind metallisch, d.h. elektrisch leitend, verbunden. Hierfür genügt das Uberschieben des Rohres 2 über den Emitter 1.

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Der umhüllte Emitter 1 sitzt zentrisch in einem als Kollektor dienenden Detektormantel 4, der ebenfalls aus Inconel besteht und bei einem Durchmesser von 4,5 mm eine Wanddicke von 0,3 mm aufweist. Der Zwischenraum zwischen dem umhüllten Emitter und dem Mantel 4 enthält als Isolation 5 Aluminiumoxyd

Der Emitter 1 ist über den Innenleiter 6 eines keramisch isolierten Kabels 7 angeschlossen, dessen Außenmantel 8 über eine Schweißverbindung 9 mit dem Detektormantel 4 in Verbindung steht. Die Schweißverbindung verschließt zugleich das dem Kabel 7 zugekehrte Ende des Detektormantels 4. Das andere Ende ist mit einer eingeschweißten Platte 10 verschlos sen.

Der neue fremdenergiefreie (self-powered) Neutronendetektor ist für die Messung des Neutronenflusses in einem Druckwasserreaktor ausgezeichnet geeignet, weil die nach einer gewissen Einsatzzeit im Reaktor sonst entstehenden Störströme mit langer Halbwertszeit unterbunden werden. Außerdem verringert das Metallrohr 2 das sonst bei solchen Neutronendetektoren störende ^Signal. Bei den genannten Werkstoffen und den beschriebenen Abmessungen erhält man sogar eine nahezu vollständige Kompensation des J^-Signals.

Ein weiterer Vorteil -ergibt sich für die Herstellung, denn das Metallrohr 2 kann bei Bedarf zugleich zur Formgebung neutronenempfindlichen Materials 1 dienen. Zum Beispiel kann man in das Metallrohr 2 Pulver einfüllen und in dieser Weise auch neutronenempfindliches Material verwenden, das sonst nur schlecht zu verarbeiten wäre.

5 Patentansprüche 1 Figur

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Claims

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Patentansprüche:

(' 1Λ Neutronendetektor mit einem metallischen Emitter aus neutronenempfindlichem Material, mit einem metallischen Kollektor und mit einer Isolierschicht zwischen Emitter und Kollektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (1) mit einem Metallrohr (2) umkleidet ist, das praktisch nicht neutronenempfindlich ist und mit dem neutronenempfindlichen Material metallisch verbunden ist.
2. Neutronendetektor nach Anspruch 1, dessen Emittermaterial, insbesondere Kobalt, eine höchstens so große Ordnungszahl wie das Material des Kollektors aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung (2) Zirkonium umfaßt.
3. Neutronendetektor nach Anspruch 1, dessen Emittermaterial, insbesondere Rhenium oder Thulium, eine größere Ordnungszahl als das Material des Kollektors aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung (2) aus Inconel 600 besteht.
4. Neutronendetektor nach Anspruch 1, 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Metallrohres (2) 10 bis 25% des Durchmessers des stabförmigen neutronenempfindlichen Materials (l) beträgt.

3. Neutronendetektor nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch neutronenempfindliches Material (1) in Pulverform.

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