DE2822018C2

DE2822018C2 -

Info

Publication number: DE2822018C2
Application number: DE2822018A
Authority: DE
Inventors: Luigi Dr. Rom/Roma It Tommasino; Giorgio Anguillara Sabazia Rom/Roma It Zapparoli
Original assignee: Comitato Nazionale per la Ricerca e per lo Sviluppo dell Energia
Current assignee: Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie lEnergia e lo Sviluppo Economico Sostenibile ENEA
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1987-07-16
Also published as: DE2822018A1; US4330710A; FR2391478B1; IT1116447B; FR2391478A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosimetrie schneller Neutronen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das jedoch nicht speziell zur Dosimetrie schneller Neutronen verwen det wird, ist aus der DE-OS 21 33 604 bekannt.

In "Science", Band 149, 1965, Nr. 3682, Seiten 383 bis 393 ist die Anwendung der Neutronendosimetrie, insbesondere die Auswertung von Spuren an festen Körpern zur Altersbestimmung usw. erläutert.

Hierbei werden Plättchen aus dielektrischem oder isolierendem Material als Dosimeterobjekt verwendet, die dem Neutronenbeschuß ausgesetzt werden, wonach die latenten Spuren chemisch entwickelt werden und die Spuren soweit erweitert werden, daß sie durch ein Mikroskop auszählbar sind. Bei diesem Verfahren ist die Empfind lichkeit begrenzt. Die Dosimeterobjekte zeigen nach der chemischen Entwicklung außerdem nur mikroskopisch kleine Spuren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß es speziell zur Dosimetrie schneller Neutronen anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Patentan sprüchen 2 bis 7 beansprucht.

Mit dem Verfahren und dem Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens ist eine Dosimetrie schneller Neutronen möglich, die im Gegensatz zu plättchenförmigen Dosimeterobjekten weitgehend unabhängig von der Richtung der einfallenden Neutronenstrahlen ist. Außerdem läßt sich eine Mehrzahl von Dosimeter-Objekten gleichzeitig ent wickeln. Die als Dosimeter-Objekte verwendeten Röhrchen haben möglichst konstante Wandstärke und bestehen aus dem gleichen Material wie die bisherigen plättchenförmigen Dosimeter-Objekte. Die Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens lassen sich vergleichsweise einfach entwickeln. Vorzugsweise lassen sich eine Mehrzahl von Röhrchen gleichzeitig entwickeln. Hierbei werden mehrere dem Neutronenstrahl ausgesetzte Dosimeter-Röhrchen in einem Tank mit Entwicklungs flüssigkeit eingetaucht; die Röhrchen selbst werden ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt. Abhängig davon, ob Spuren an der Außenseite oder der Innenseite der Röhrchen entwickelt werden sollen, wird die Flüssigkeit in den Tank bzw. in das Röhrchen gegeben; an die jeweils andere Seite des Röhrchens gelangt einfache, elektrisch leitende Flüssigkeit. Die entwickelten Röhrchen werden durch einen Lichtstrahl untersucht, der parallel zur Achse der Röhrchen ver läuft. Die entwickelten Spuren werden dadurch mit dem bloßen Auge sichtbar gemacht, auch wenn sie nur einige Dutzend Micron stark sind.

Die Proberöhrchen haben nach einer bevorzugten Ausführungsform einen spherischen, nach einer weiteren Ausführungsform einen flachen Boden. Durch das Ausschneiden des flachen Bodens und durch Projek tion mittels eines Projektors lassen sich die Spuren vergrößern, was das Auszählen der Spuren erleichtert.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung das Verfahren zur Dosimetrie schneller Neutronen sowie bevorzugte Ausführungsformen eines Röhrchens zur Durchführung des Verfahrens erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Anordnung zur elektrochemischen Entwicklung von Neutronenspuren an zwei Dosimeterobjekten,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit zugehörigem Impulsgenerator,

Fig. 3 ein zylindrisches Röhrchen im Längsschnitt,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 6,

Fig. 6 eine Schnittansicht durch eine abgewandelte Ausführungs form eines Röhrchens,

Fig. 7 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Röhrchens, und

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Röhrchens entlang der Linie VIII- VIII in Fig. 7.

Fig. 1 und 2 zeigen den erfindungsgemäßen Apparat zur elektroche mischen Entwicklung der latenten Spuren. In einem Tank 1 befindet sich eine Reagenzflüssigkeit für elektrochemische Entwicklung. Ein Halter 3 hält die Röhrchen 4. Über den Tank 1 erstreckt sich eine Platte 3 mit Ausschnitten; in jeden Ausschnitt ist ein mit einem oberen Halteflansch versehene Röhrchen 4 eingesetzt. Im gezeigten Beispiel sind zwei Röhrchen 4 vorgesehen. Ein Hochspan nungs-Impulsgenerator 8 ist einerseits an eine Elektrode 6 ange schlossen, die - durch ein weiteres Loch in der Platte 3 hindurch - in die Flüssigkeit hineinragt. In jedes Röhrchen 4 ragt je eine zweite Elektrode 7, die an den anderen Pol des Impulsgenerators 8 angeschlossen sind. Die Wechselspannung oder pulsierende Spannung des Generators 8 wirkt auf jedes Röhrchen 4, welches zuvor mit Neutronen bestrahlt wurde und dessen latente Spuren entwickelt und dann bestimmt bzw. gezählt werden. Das Flüssigkeitsniveau 2 innerhalb des Tanks 1 und das Niveau 5 innerhalb jedes Röhrchens 4 sollen tiefer sein als der obere Rand jedes Röhrchens 4 wegen der erforderlichen elektrischen Isolierung.

Der Tank 1 kann in eine durch Thermostat kontrollierte Kammer eingesetzt sein, um die Entwicklungstemperatur konstant zu halten.

Die Fig. 3 bis 8 zeigen verschiedene Formen von Dosimeter-Röhr chen. Nach Fig. 3 bis 8 hat das Röhrchen 4 kreisförmigen, halb kreisförmigen oder prismatischen Querschnitt und besteht aus iso lierendem, transparenten Material, in das sich die Neutronenspuren einzeichnen, beispielsweise ein Polycarbonat.

Bei der Form der Röhrchen kommt es darauf an, daß sie unabhängig von der jeweiligen Strahlenrichtung auf die Bestrahlung reagie ren. Ferner sollen keinerlei innere bzw. mechanische Spannungen in den Röhrchen auftreten, welche von der Herstellung herrühren könnten und dann einen Neutronen-Beschuß vortäuschen könnten. Zweckmäßig wird ein schon anderweitig, beispielsweise für Zentri fugentests benutztes oder ein chemisch-biologisches Röhrchen verwendet. Die Röhrchen können kreiszylindrisch mit halbkugeligem Boden oder flachem Boden sein, es kann auch ein Röhrchen mit dreiseitigem Querschnitt und flachem Boden (Fig. 7 und 8) verwendet werden.

Am einen Ende hat jedes Röhrchen einen flüssigkeitsdichten Boden. Mit einer Lippe bzw. einem Flansch sind die Röhrchen auf der Platte 3 gelagert.

Zur elektrochemischen Entwicklung der latenten Spuren wird wie folgt vorgegangen:

Wenn die auf der äußeren Oberfläche vorhanden latenten Spuren der Röhrchen entwickelt werden sollen, wird die Entwicklerflüssigkeit in den Tank 1 eingegeben und ein Elektrolyt in die Röhrchen; sollen auf der inneren Wandung auftretende Spuren entwickelt werden, wird die Entwicklerflüssigkeit in die Teströhrchen und einfaches Elektrolyt in den Tank eingegeben. Sollen sowohl Spuren auf der Innenseite wie auf der Außenseite der Röhrchen entwickelt werden, so wird die Entwicklerflüssigkeit in den Tank und in die Röhrchen eingegeben. Röhrchen 4 werden dann in die Tankflüssigkeit einge taucht ( Fig. 2) und mittels der Platte 3 aufrecht gehalten, dann mit der Entwicklerflüssigkeit gefüllt, wenn ihre inneren Oberflächen entwickelt werden sollen oder mit leitender Flüssigkeit, wenn ihre äußeren Oberflächen entwickelt werden sollen. Das Flüssig keitsniveau innerhalb und außerhalb der Röhrchen sollte gleich sein. Dann wird die Elektrode 6 in die Tankflüssigkeit eingegeben und je eine Elektrode 7 in jedes Röhrchen. Die Umgebungstemperatur liegt bei gleichbleibender Temperatur, die Elektroden 6, 7 werden über eine vorbestimmte Zeitspanne an den Impulsgenerator ange schlossen, die abhängt von

a) der Frequenz und dem Effektivwert der Spannung, die während der ganzen Entwicklungszeit konstant gehalten wird,
b) von der Konzentration der Entwicklungsflüssigkeit,
c) der Art und Dicke bzw. Wandstärke der Röhrchen,
d) der Temperatur der Entwicklerflüssigkeit, die ebenfalls konstant gehalten wird.

Diese Verfahrensweise ist bei allen beschriebenen Röhrchen anwend bar. Nach der elektrochemischen Entwicklung werden die Röhrchen durch einen Lichtstrahl untersucht, der parallel zu ihrer Längsachse verläuft.

Während der elektrochemischen Entwicklung kann es vorkommen, daß die Wandung eines Röhrchens entlang einer durchgehenden Neutro nen-Spur gänzlich perforiert wird, also ein durchgehendes Loch erscheint. Ein solches Ereignis wird durch plötzliches Ansteigen der Stromstärke angezeigt. Es kann dann ein Detektor aktiviert werden, welcher das perforierte und damit unbrauchbar gewordene Röhrchen aussondert.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel angegeben:

a) der Tank 1 besteht aus rostfreiem Stahl, er ist 30 cm lang, 20 cm breit und 15 cm hoch. Der Generator 8 liefert eine Sinusspannung von 10 kH und 3000 Volt Spitzenspannung;
b) in den Tank und in die Röhrchen wird 30%ige KOH-Lauge einge geben;
c) die zylindrischen Röhrchen haben einen Außendurchmesser von 1,5 cm, eine Wandstärke von 1 mm, eine Länge von 8 cm und bestehen aus Polycarbonat.

Die Röhrchen werden einer Neutronenstrahlung von 14 Mev (Millio nen Elektronen-Volt) Energie bei einer Strahlungsdosis von 0,1 rad ausgesetzt und dann über 4 Stunden bei einer Temperatur von 25°C entwickelt. Die entwickelten Spuren hatten im Durchschnitt einen Durchmesser von 100 µm.

Claims

1. Verfahren zur Dosimetrie schneller Neutronen, bei dem

a) bestrahlte Dosimeterobjekte aus einem transparenten, dielektrischen Material zur Entwicklung der durch die Bestrahlung entstandenen latenten Spuren in einem Tank angeordnet werden, der eine elektrisch leitende, das Material chemisch angreifende Flüssigkeit enthält, und
b) auf die Dosimeterobjekte eine von einem Generator abgeleitete Wechselspannung oder pulsierende Spannung einwirkt,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) als Dosimeterobjekte Röhrchen (4) konstanter Wandstärke verwendet werde,
d) die Röhrchen mittels eines Halters (3) im Tank (1), jedoch aus dem Flüssigkeitsspiegel des Tanks zum Teil herausragend, gehaltert werden,
e) die Röhrchen (4) mit der Flüssigkeit gefüllt werden, und
f) die Wechselspannung oder die pulsierende Spannung an eine im Tank (1) angeordnete erste Elektrode (6) einerseits und an in jedem Röhrchen (4) angeordnete zweite Elektroden (7) andererseits angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuren in den Röhrchen mittels eines Lichtstrahls gezählt werden, der parallel zur Längsachse des Röhrchens verläuft.

3. Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen halbkreis förmigen Boden aufweist.

4. Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem dem geschlossenen Ende gegenüberliegenden Ende einen Flansch aufweist.

5. Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es frei von inneren Spannungen ist.

6. Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und an seinem einen Ende durch einen flachen Boden abgeschlossen ist.

7. Röhrchen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es dreieckigen Quer schnitt hat und an seinem Ende durch einen flachen Boden abgeschlossen ist.