DE3118155A1

DE3118155A1 - Geraet zum messen der radioaktivitaetskonzentration von gasen

Info

Publication number: DE3118155A1
Application number: DE19813118155
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürg Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Kreiner
Original assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete Kimmel & Co KG GmbH; Muenchener Apparatebau Fuer Elektronische Geraete Kimmel & Co Kg 8011 Hohenbrunn GmbH; MUENCHENER APPARATEBAU fur EL
Current assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1982-11-25
Also published as: GB2098321A; FR2505506B1; GB2098321B; DE3118155C2; FR2505506A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.; "VX^eL.C.κmjm^nt•DiPu-'PriVs. Dr. K. Fincke

DiiM..-Inc:. F. A'Wluc κιλά ntc, Ditl-Ohem. B. Huber

Dr. Ing. H. Liska

LAhe 8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Münchener Apparatebau
für elektronische Geräte
Kimme1 GmbH & Co. KG

Gerät zum Messen der Radioaktivitätskonzentration von Gasen

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen der Radioaktivitätskonzentration von Gasen, insbesondere gasförmigem Jod bzw. gasförmigen Jodverbindungen, mit einer Adsorptionsmaterial enthaltenden Durchflußkammer für das Gas und einem zum Messen der Radioaktivitätskonzentration des Adsorptionsmaterials eingerichteten Strahlungsdetektor.

Das Adsorptionsmaterial sammelt aus den die Durchflußkammer kontinuierlich durchfließenden Gasen radioaktive Aerosole oder radioaktiven Staub bzw. adsorbiert radioaktive Spurengase wie z.B. Jod 131. Der Strahlungsdetektor mißt die im Laufe der Zeit ansteigende Radioaktivitätskonzentration des Adsorptionsmaterials .

Bei bekannten Strahlungsmeßgeräten dieser Art hat die Durchflußkammer ein relativ großes Volumen, um über einen längeren Zeitraum hinweg, beispielsweise eine Woche, kontinuierlich die Änderung der Radioaktivitätskonzc-ntrat ion messen zu können. Da die Nachweisgenauigkeit, mit der die Änderung ermittelt

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werden kann, vom Absolutwert der Radioaktivitätskonzentration abhängt, verschlechtert sich die Nachweisempfindlichkeit gegen Ende der Meßpuriodo aufgrund des Akkumulierungseffekts. Werden die bekannten Strahlungsmeßgeräte als Monitore für überwachungs- und Warnanlagen beispielsweise in Kernkraftwerken oder dergleichen eingesetzt, so akkumulieren im Störfall innerhalb kurzer Zeit relativ hohe Aktivitätskonzentrationen, die rasch die Nachweisgrenze des Strahlungsdetektors erreichen. Das Adsorptionsmaterial müßte dann vor Ablauf der normalen Meßperiode unter Störfallbedingungen erneuert werden.

Für eine hinreichend gleichmäßige Nachweiswahrscheinlichkeit muß die Pensterflache des Strahlungsdetektors relativ groß sein, wenn das Volumen der Durchflußkammer groß bemessen ist. Große Strahlungsdetektoren können Probleme hinsichtlich des Nulleffekts bereiten. Darüber hinaus sind zur Abschirmung großer Durchflußkaitimern relativ große Bleimengen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Strahlungsmeßgerät anzugeben, mit dem die Radioaktivitätskonzentration von Gasen über einen vom Volumen der Durchflußkammer für das Gas unabhängigen Zeitraum gemessen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Adsorptionsmaterial körnige oder pulverige, schüttfähige Struktur hat und daß eine Fördereinrichtung das Adsorptionsmaterial mit im zeitlichen Mittel konstantem Durchsatz über gasdichte Förderwege aus einem gasdichten Vorratsbehälter über die Durchflußkammer in einen gasdichten Sammelbehälter fördert.

Das in der Durchflußkammer befindliche Adsorptionsmaterial wird auf diese Weise kontinuierlich ausgetauscht. Das Volumen der Durchflußkammer muß lediglich so groß bemessen sein, daß die Verweilzeit für eine hinreichend genaue Messung der Radio-

aktivitätskonzentration ausreicht. Das Volumen kann, verglichen mit herkömmlichen Strahlungsmeßgeräten, sehr klein gehalten werden, wodurch auch die zur Abschirmung benötigte Bleimenge klein bleibt. Der Querschnitt der Durchflußkammer muß insbesondere nicht größer sein als der Fensterquerschnitt des Strahlungsdetektors, bei dem es sich vorzugsweise um einen Szintilationsdetektor, wie z.B. einen NaJ (Tl)-Detektor für die Messung von /"Strahlung handeln kann.

Die Förderleistung der Fördereinrichtung bestimmt die Verweilzeit des Adsorpotionsmaterials in der Durchflußkammer. Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung in wenigstens zwei unterschiedlichen, vorbestimmten Förderleistungsstufen einschaltbar. Während im Normalfall das Adsorptionsmaterial mit geringer Geschwindigkeit durch die Durchflußkammer gefördert wird, kann dann, z.B. in einem Storfall, bei welchem hohe Radioaktivitätskonzentrationen freigesetzt werden, die Förderleistung erheblich erhöht werden. Das Adsorptionsmaterial, auf dem sich bereits hohe Radioaktivitätskonzentrationen angesammelt haben, kann so rasch ausgetauscht werden, womit auch hohe Werte der Radioaktivitätskonzentration mit hinreichender Genauigkeit gemessen werden können. Die vorzugsweise in Stufen änderbare Förderleistung der Fördereinrichtung sollte sich um wenigstens einen Faktor von 10 bis 100 umschalten lassen.

Als Adsorptionsmaterial wird etwa kugelförmiges Molekularsiebmaterial oder kugelförmige, mit Silber aktivierte Aktivkohle bevorzugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fördereinrichtung in einem von der Unterseite der Durchflußkammer ausgehenden Förderweg angeordnet. Die Förderung erfolgt im wesentlichen aufgrund der Schwerkraft, so daß die Fördereinrichtung als Portionierrad ausgebildet sein kann, welches die Durchflußkammer nach unten abschließt und wenigstens eine nach oben offene, durch die Durchflußkammer bewegbare

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Portioniermulde aufweist. Das Volumen der Portioniermulde bestimmt in Verbindung mit der Drehzahl, mit der das Portionierrad angetrieben wird, die Förderleistung.

Zweckmäßigerweise ist das Portionierrad als im wesentlichen zylindrische Walze mit quer zur Umfangsrichtung, am besten achsparallel verlciuf enden Portioniernuten ausgebildet. Diese Gestaltung des Portionierrads ist insbesondere von Vorteil, wenn die Durchflußkammer ebenfalls Zylinderform hat und achsparallel zur Walze angeordnet ist.

Von besonderer Bedeutung ist auch eine Ausführungsform, bei der eine axial gerichtete Seitenfläche des Portionierrads an einem die Mündung eines gasabführenden Kanals der Durchflußkammer abschließenden Sieb flächig anliegt, wobei jede-? Portioniermulde zu dier.er Seitenfläche offen ist und bei Drehung des Portionierrads über das Sieb geführt wird. Das zweckmäßigerweise im oberen Bereich der Durchflußkammer zugeführte Gas strömt über die Portioniermulden durch das Sieb in den Gasabführkanal ab. Die Ränder der Portioniermulden gleiten über das Sieb und reinigen die das Adsorbermaterial zurückhaltenden Poren des Siebs.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Strahlungsmeßgeräts zum Massen der Radioaktivitätskonzentration eines Gases, insbesondere Luft längs einer Linie I-I aus Fig. 2 und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Strahlungsmeßgeräts längs einer Linie II-II aus Fig. 1.

Das in den Figuren dargestellte Strahlungsmeßgerät dient insbesondere der Messung der Radioaktivitätskonzentration von

7-strahlendem radioaktivem Jod in der Luft. Es weist einen, beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Grundkörper 1 mit

einer hohlzylindrischen Durchflußkammer 3 auf, an deren Oberseite über einen Zuleitungskanal 5 die Luft, deren Radioaktivitätskonzentration gemessen werden soll, einströmt. Die Luft wird an der Unterseite der Durchflußkammer 3 über einen Ableitungskanal 7 abgesaugt. Die Durchflußkammer 3 ist, wie Pig. 1 zeigt, im Betrieb mit kugelförmigem Molekularsiebmaterial 9 gefüllt, welches die radioaktiven Partikel der durchströmenden Luft adsorbiert. Die Radioaktivitätskonzentration des in der Durchflußkammer 3 sich befindenden Molekularsiebmaterials 9 wird mittels eines an eine Stirnseite der Durchflußkammer 3 angesetzten Strahlungsdetektors 1V, insbesondere mittels eines NaJ (Tl)-Szintilationsdetektors gemessen. Die Pensterflache des Strahlungsdetektors ist im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche der Durchflußkammer 3. Eine in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Abschirmung 13 aus Blei oder dergleichen umschließt zumindest den Grundkörper 1.

Um Aufstockungseffekte der Radioaktivitätskonzentration und damit eine Verschlechterung der Nachweisgrenzen und der Nachweisempfindllchkeit zu vermeiden, wird das Molekularsiebiuaterial 9 der Durchflußkammer 3 mit im zeitlichen Mittel konstanter Durchflußleistung kontinuierlich ausgetauscht. Hierzu ist an der Unterseite der Durchflußkammer 3 eine zur Durchflußkammer 3 achsparallel angeordnete, im wesentlichen zylindrische Portionierwalze 15 in einer entsprechenden Kammer 17 drehbar angeordnet. Die Portionierwalze 15 trägt mehrere über ihren Umfang mit gleichen Abständen verteilte, achsparallele Portioniernuten 19, deren Breite und Höhe etwa gleich dem Durchmesser der Molekularsiebkugeln sind. Bei Drehung der Portionierwalze 15 wird das Molekularsiebmaterial 9 aus der Durchflußkammer 3 über einen unterhalb der Portionierwalze 15 luftdicht anschließenden Abführkanal 21 in einen luftdichten Sammelbehälter 23 gefördert.. Gleichzeitig strömt über einen etwa vertikalen, auf der Oberseite der Durchflußkammer 3 luftdicht mündenden Zuführkanal 25 frisches Molekularsiebmaterial aus einem luftdicht anschließenden Vor-

ratsbehälter 27 aufgrund der Schwerkraft nach.

Die Portionierwulv.e 15 ist mit einem elektrischem Gotrinbomotor 29 gekuppelt, de: die Portion!erwalzo 15 kontinuierlich, vorzugsweise aber periodisch intermittierend dreht. Die Drehzahl und/oder die Einschaltdauer des Getriebemotors 29 bestimmen die Förderleistung, mit der das Molekularsiebmaterial ausgetauscht wird. Der Getriebemotor 29 ist vorzugsweise in zwei unterschiedlichen Drehzahlstufen oder Periodendauerstufen einschaltbar, wobei sich diese Stufen um einen Faktor 10 bis 100 unterscheiden. Auf diese Weise kann die Austauschdauer in einem Störfall, bei welchem hohe Radioaktivitätskonzentrationen freigesetzt werden, erheblich verkürzt werden.

Der Ableitungskanal 7 für die Luft mündet an einem Sieb 31, welches an einer achsnormalen Seitenfläche der Portionierwalze 15 anliegt. Die Portioniernuten sind zum Sieb 31 hin offen und reinigen während der Drehung der Portionierwalze 15 die Siebporen. Die Luft wird über die seitlichen öffnungen der Portioniernuten 19 durch das Sieb 31 abgesaugt.

Um Brückenbildungen des Molekularsiebmaterials 9 in der Durchflußkammer 3 bzw. den Kanälen 21 und 25 zu verhindern, ist der Grundkörper 1 wie bei 31 angedeutet, mechanisch mit einer Vibrationseinrichtung 32 gekuppelt, die den Grundkörper 1 in Vibration versetzt. Hierdurch wird das Molekularsiebmaterial 9 aufgelockert, so daß es ohne Brücken- oder Pfropfenbildung aus dem Vorratsbehälter 27 in den Sammelbehälter 23 fließen kann. Der Grundkörper 1 ist beweglich an elastischen Halterungen 35 gelagert. Als Vibrationseinrichtung eignet sich beispielsweise ein periodisch erregter Elektromagnet, dessen Anker mit dem Grundkörper 1 gekuppelt ist. Vielfach genügen aber auch die vom Getriebemotor 29 auf den Grundkörper 1 ausgeübten Erschütterungen, um einen hinreichenden Vibrationseffekt zu erzielen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Getriebemotor starr mit dem schwingfähig gelagerten Grundkörper 1 verbunden ist.

Leerseite

Claims

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Patentanwälte Dipl.-Ing. HJWEiCK-MrANNVDiPj^-PHTrS. Dr. K.Fincke

Dipl.-Ing. F. A'.^eickmann, DffL.-CnEM. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

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MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Münchener Apparatebau
für elektronische Geräte
Kimmel GmbH & Co. KG
Qtto-Hahn-Straße 36

Hohenbrunn, Ortsteil Riemerling

Gerät zum Messen der Radioaktiv! ta LskonzenlruL ion von

Patentansprüche

Gerät zum Messen der Radioaktivitätskonzentration von Gasen, insbesondere gasförmigem Jod bzw. Jodverbindungen, mit einer A<l5orpL.iorismator LaI enthaltenden Durchflußkammer für das Gis und einem zum Messen der Radioaktivitüt.skonzentration des Adsorptionsmaterials eingerichteten Strahlungsdetektor, dcadurch gekennzeichnet , daß das Adsorptionsmaterial (9) körnige oder pulverige, schüttfähige Struktur hat und daß eine Fördereinrichtung (15, 29) das Adsorptionsmaterial mit im zeitlichen Mittel konstantem Durchsatz über gasdichte Förderwege (21, 25) aus einem gasdichten Vorratsbehälter (27) über die Durchflußkammer (3) in einen qunci i chi on N.uiiiiieJ.belHi L Ler (2'i) fördert..
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zum Sammelbehälter (23) führende

Förderweg (21) von der Unterseite der Durchflußkammer (3) ausgeht und die Fördereinrichtung (15, 29) enthält.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Fördereinrichtung (15, 29) ein die Durchflußkammer · (3) nach unten abschließendes, von einem Motor (29) drehend angetriebenes Portionierrad (15) mit wenigstens einer nach oben offen durch die Durchflußkammer (3) bewegbaren Portioniermulde (19) aufweist.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Portionierrad als im wesentlichen zylindrische Walze (15) mit wenigstens einer quer zur Umfangsrichtung verlaufenden Portioniernut (19) ausgebildet ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Walze (15) mit in Betriebslage im wesentlichen horizontaler Drehachse angeordnet ist.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchflußkammer (3) Zylinderform hat und achsparallel zur Walze (15) angeordnet ist.
7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Portioniernut (19) bzw. -nuten etwa gleich dem Partikeldurchmesser des Adsorptionsmaterials (9) ist.
8. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine axial gerichtete Seitenfläche des Portionierrads (15) an einem die Mündung eines Gasabführkanals (7) der Durchflußkammer (3) abschließenden Sieb (31) flächig anliegt und daß jede Portioniermulde (19) zu dieser Seitenfläche offen und bei Drehung des Portionierrads (15) über das Sieb (31) geführt ist.
9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fördereinrichtung (15, 29) in wenigstens zwei unterschiedlichen, vorbestimmten Förderleistungsstufen einschaltbar ist.
10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Förderleistungen der beiden Stufen um einen Faktor 10 bis 100 unterscheiden.
11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Adsorptionsmaterial (9) etwa kugelförmige Partikel hat.
12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Adsorptionsmaterial (9) aus Molekularsiebmaterial oder mit Silber aktivierter Aktivkohle besteht.
13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fördereinrichtung (15, 29) einen periodisch intermittierend einschaltbaren Elektromotor

(29) aufweist.
14. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt der Durchflußkammer (3) etwa gleicli dem Fcnsterquerschnitt dos Strahlungsdetektors (11) ist.
15. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η τ zeichnet , daß die Durchflußkammer in einem beweglich gelagerten Gehäuse vorgesehen ist, welches mit einer Vibrationseinrichtung mechanisch gekuppelt ist.