DE4419721C2 - Arrangement for guiding a sample fluid and method for analyzing a sample fluid - Google Patents
Arrangement for guiding a sample fluid and method for analyzing a sample fluidInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Führung eines Pro benfluids mit einem Probenkanal, in dem das Probenfluid führ bar ist, und ein Verfahren zur Analyse eines Probenfluids.The invention relates to an arrangement for guiding a pro benfluids with a sample channel in which the sample fluid leads bar, and a method for analyzing a sample fluid.
Eine Anordnung zur Führung eines Probenfluids findet in vie len Gebieten der Technik Anwendung, in denen ein Probenfluid zu analysieren oder eine in dem Probenfluid mitgeführte Sub stanz zu bestimmen ist. Beispielsweise werden in der chemi schen Verfahrenstechnik die Zusammensetzung von chemischen Reaktionsfluiden, bei Kraftfahrzeugen oder in der Kraftwerks technik der Anteil von Stickoxiden und Kohlendioxid in Abga sen oder bei der Emissionsüberwachung der Fortluft eines Kernkraftwerks die Fortluft hinsichtlich eines Anteils an ra dioaktiven Substanzen analysiert.An arrangement for guiding a sample fluid takes place in vie len areas of technology application in which a sample fluid to analyze or a sub entrained in the sample fluid punch to be determined. For example, in the chemi chemical engineering the composition of chemical Reaction fluids, in motor vehicles or in the power plant technology the proportion of nitrogen oxides and carbon dioxide in exhaust gas or when monitoring exhaust air emissions Nuclear power plant the exhaust air in terms of a share of ra dioactive substances analyzed.
Bei der Emissionsüberwachung der Abluft in einem Kernkraft werk wird oft eine Aerosol- und Jodanalyseeinrichtung einge setzt, die einen Filter, insbesondere in Form einer auswech selbaren Filterkartusche, aufweist. Das von der Abluft abge zweigte Probenfluid wird hierbei dem Filter über eine Zulei tung zugeführt. Bei den bekannten Analyseeinrichtungen be steht die Möglichkeit, daß eine Kontamination der Zuleitung stattfindet. Die kontaminierte Zuleitung kann dabei, insbe sondere bei sich verringernder Aktivitätskonzentration des Probenfluids oder einem Austausch der Filterkartusche bzw. des Filters, in der Analyseeinrichtung ein Signal hervorru fen, welches deutlich größer ist als das Signal, welches durch das Probenfluid hervorgerufen wird. Die Nachweisgrenze zur Bestimmung der in dem Probenfluid mitgeführten Radioakti vität wird dadurch eventuell um einige Zehnerpotenzen höher, als es prinzipiell bei Kontaminationsfreier Zuleitung möglich wäre. Selbst ein Austausch des Filters kann hierfür keinerlei Abhilfe schaffen. Durch die Analyse eines in der Zuleitung geführten Probenfluides mit einer vergleichsweisen hohen Ra dioaktivität ist eine spätere Analyse eines Probenfluides mit deutlich geringerer Radioaktivität eventuell nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit möglich.When monitoring the emissions of exhaust air in a nuclear power plant An aerosol and iodine analysis device is often installed at the plant sets a filter, especially in the form of a replacement selectable filter cartridge. The exhaust air Branched sample fluid is fed to the filter via an inlet tion fed. In the known analysis devices be there is a possibility that contamination of the supply line takes place. The contaminated supply line can, esp especially when the activity concentration of the Sample fluids or an exchange of the filter cartridge or of the filter, a signal is produced in the analysis device fen which is significantly larger than the signal which caused by the sample fluid. The limit of detection to determine the radioactivities carried in the sample fluid vity may be a few orders of magnitude higher, than it is possible in principle with a contamination-free supply line would. Even replacing the filter can not do this Remedy. By analyzing one in the supply line guided sample fluids with a comparatively high Ra dioactivity is a later analysis of a sample fluid with significantly less radioactivity may no longer be present the required accuracy possible.
In der DE 35 33 024 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Probenvorbereitung biologischer Flüssigkeiten be schrieben. Zur Probenvorbereitung wird eine Doppelkanüle an gewendet, über die zwei unterschiedliche Reagenzien getrennt so geführt werden, daß am Ende der einen Kanüle eine gute Durchmischung der Reagenzien erreicht wird. Das Reagenz der einen Kanüle wird in einen Kanal geleitet, welcher das Ende der anderen Kanüle umschließt, wobei diese andere Kanüle aus dem Kanal herausragt. Das aus dem Kanal heraustropfende Rea genz läuft an der Außenseite der anderen Kanüle herunter und vermischt sich aus der Auslaßöffnung der Kanüle mit dem ande ren Reagenz. Verfahren und Vorrichtung sind daher darauf ge richtet, unterschiedliche Reagenzien kontrolliert zu vermi schen.DE 35 33 024 C2 describes a method and a device preparation for sample preparation of biological liquids wrote. A double cannula is attached for sample preparation turned over which separated two different reagents so that at the end of a cannula a good one Mixing of the reagents is achieved. The reagent of the a cannula is passed into a channel which is the end encloses the other cannula, this other cannula out protrudes from the channel. The rea dripping from the channel genz runs down the outside of the other cannula and mixes with the other from the outlet opening of the cannula ren reagent. The method and device are therefore based on it aims to control different reagents in a controlled manner .
Aus der US-PS 5,256,374 ist eine Vorrichtung zur Atomisierung einer Probensubstanz und zu deren Einleitung in eine Analyse einrichtung bekannt. Zweck der Vorrichtung zur Atomisierung ist es, eine vorhandene unbekannte Substanz so zu zerklei nern, daß sie in einem Gas mitgeführt und in der Analyseein richtung analysiert werden kann. Zur Gewährleistung einer ex akten Analyse der atomisierten Probensubstanz wird sowohl der Gasstrom des Probengases als auch der Gasstrom des Trägerga ses genau kontrolliert. Das Trägergas wird hierzu in ein Ver bindungsstück eingeleitet, das die Vorrichtung zur Atomisie rung mit der Analyseeinrichtung verbindet. Eine solche Vor richtung zur Atomisierung findet Anwendung in der Atomspek troskopie einer Analyseeinrichtung, die ein Spektrometer auf weist.A device for atomization is known from US Pat. No. 5,256,374 a sample substance and to initiate it in an analysis establishment known. Purpose of the device for atomization is to crush an existing unknown substance in this way They are carried in a gas and used in the analysis direction can be analyzed. To ensure an ex File analysis of the atomized sample substance will both Gas flow of the sample gas as well as the gas flow of the carrier gas it is precisely controlled. The carrier gas is in a Ver Connector initiated the device for atomization connection with the analysis device. Such a pre Direction to atomization is used in the atomic spec Topology of an analysis device, which is based on a spectrometer points.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur Füh rung eines Probenfluides anzugeben, durch die ein Einfluß durch ein erstes in der Anordnung geführtes Probenfluid auf eine Analyse eines zweiten, nach dem ersten Probenfluid in der Anordnung geführten Probenfluides weitgehend vermieden wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Analyse eines Probenfluides.The object of the invention is therefore to provide an arrangement tion of a sample fluid through which an influence through a first sample fluid guided in the arrangement an analysis of a second, after the first sample fluid in the arrangement guided sample fluids largely avoided becomes. Another object of the invention is a method for analysis of a sample fluid.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zur Führung eines Probenfluides, welches eine radioaktive Substanz aufweist, mit einem Probenkanal, in dem das Proben fluid führbar ist, einem Schutzkanal, in dem ein Schutzfluid führbar ist, und einem Strömungskanal mit einer Auslaßöffnung und einer Einlaßöffnung, wobei der Probenkanal und der Schutzkanal an der Einlaßöffnung in den Strömungskanal münden und der Schutzkanal den Probenkanal an der Einlaßöffnung um gibt. Der Strömungskanal mündet mit der Auslaßöffnung in eine Analyseeinrichtung ein, wobei an der Auslaßöffnung ein von dem Probenfluid durchströmbares und der Rückhaltung der ra dioaktiven Substanz dienendes Sammelelement vorgesehen ist.According to the invention, the object is achieved by an arrangement to carry a sample fluid, which is a radioactive Has substance with a sample channel in which the samples fluid is feasible, a protective channel in which a protective fluid is feasible, and a flow channel with an outlet opening and an inlet opening, the sample channel and the Protective duct open into the flow duct at the inlet opening and the protection channel around the sample channel at the inlet opening gives. The flow channel opens into a with the outlet opening Analysis device, wherein at the outlet opening one of the sample fluid can flow through and the retention of ra dioactive substance serving collecting element is provided.
Durch die Anordnung ist in dem Strömungskanal eine Ummante lung eines Probenfluides durch ein Schutzfluid gewährleistet, so daß das Probenfluid allenfalls in geringen Mengen an eine Innenwand des Strömungskanals gelangen und dort Kontaminatio nen verursachen kann. Nach Durchströmen eines ersten Proben fluides durch den Strömungskanal ist gewährleistet, daß keine wesentliche Kontamination in dem Strömungskanal verbleibt, so daß eine Beeinflussung eines zu einem späteren Zeitpunkt durch die Anordnung strömenden zweiten Probenfluids sowie beispielsweise einer nachfolgenden Aktivitätsmessung des zweiten Probenfluids durch das früher durchgeströmte erste Probenfluid ausgeschlossen werden kann. Eine Wechselwirkung bzw. ein direkter Kontakt eines Probenfluids mit der Anord nung findet daher allenfalls in dem Probenkanal statt. Das heißt außerdem, daß eine Kontamination der Anordnung mit ra dioaktiven Substanzen allenfalls in dem Probenkanal möglich ist. Darüber hinaus ist dieser kontaminierbare Teil der An ordnung von der Auslaßöffnung über die gesamte Länge des Strömungskanals entfernt. Eine Beeinflussung einer an der Auslaßöffnung durchgeführten Analyse eines Probenfluids durch den kontaminierbaren Teil der Anordnung ist über die Wahl der Länge der Strömungskanals unter einer vorgebbaren zulässigen Grenze haltbar, vorzugsweise weitgehend vermeidbar.Due to the arrangement there is a casing in the flow channel a sample fluid is guaranteed by a protective fluid, so that the sample fluid at most in small amounts to a Reach the inner wall of the flow channel and contamination there cause. After flowing through a first sample fluid through the flow channel ensures that none significant contamination remains in the flow channel, so that influencing one at a later date through the arrangement flowing second sample fluid and for example a subsequent activity measurement of the second sample fluid through the previously flowed through first Sample fluid can be excluded. An interaction or a direct contact of a sample fluid with the arrangement Therefore, at most, it takes place in the sample channel. The also means that contamination of the arrangement with ra dioactive substances are only possible in the sample channel is. In addition, this contaminable part of the An order from the outlet opening over the entire length of the Flow channel removed. Influencing one at the Analysis of a sample fluid carried out outlet opening the contaminable part of the arrangement is about the choice of Length of the flow channel below a predetermined permissible Boundary stable, preferably largely avoidable.
Die Analyseeinrichtung dient vorzugsweise zur Analyse der in dem Probenfluid mitgeführten radioaktiven Substanz. Der Pro benkanal ist dabei bevorzugtermaßen außerhalb der Analyseein richtung angeordnet, wodurch eine Beeinflussung der in der Analyseeinrichtung stattfindenden Analyse des Probenfluides gering gehalten wird. Das von dem Probenfluid durchströmbare Sammelelement ist insbesondere ein Filter, der als austausch bare Filterkartusche konzipiert sein kann. In dem Sammelele ment wird dabei ein für die Analyse entsprechender Anteil der radioaktiven Substanz des Probenfluides gesammelt. Der für die Analyse gesammelte Anteil des Probenfluides in dem Sammelelement ist durch die Länge des Strömungskanals von dem Probenkanal beabstandet, so daß eine Beeinflussung des Sammelelementes, und dadurch der Analyse des Probenfluides, durch ggf. in dem Probenkanal adsorbierte oder abgelagerte Störkomponenten, insbesondere radioaktives elementares Jod oder radioaktive Edelgasfolgeprodukte, wie beispielsweise Cs 138 und Rb 88, weitgehend vermieden ist.The analysis device is preferably used to analyze the in the radioactive substance carried with the sample fluid. The pro benkanal is preferably outside of the analysis direction arranged, which influences the in the Analysis device taking place analysis of the sample fluid is kept low. The sample fluid can flow through it Collecting element is in particular a filter that as an exchange bare filter cartridge can be designed. In the collector a corresponding proportion of the radioactive substance of the sample fluid collected. The one for the analysis collected portion of the sample fluid in the Collecting element is by the length of the flow channel from the Sample channel spaced so that an influence on the Collecting element, and thereby the analysis of the sample fluid, by adsorbed or deposited in the sample channel if necessary Interfering components, especially radioactive elemental iodine or radioactive noble gas secondary products, such as Cs 138 and Rb 88, is largely avoided.
Mit Vorteil ist der Probenkanal durch eine Durchtrittsöffnung in den Schutzkanal eingeführt und liegt in dem zwischen die ser Durchtrittsöffnung und der Einlaßöffnung des Strömungs kanals gegebenen Bereich im Inneren des Schutzkanals. Dadurch können Schutzkanal und Probenkanal besonders einfach auf en gem Raum verlegt werden. Bis zur Einlaßöffnung des Strömungs kanals hin umgibt somit der Schutzkanal den Probenkanal als Mantel, wodurch eine mechanische und thermische Beanspruchung des Probenkanals durch äußere Bedingungen verringert und die ser dementsprechend günstiger, insbesondere dünnwandiger, be messen werden kann.The sample channel is advantageously through a passage opening inserted into the protection channel and lies in between the water passage and the inlet opening of the flow given area inside the protective channel. Thereby protection channel and sample channel can be easily opened be laid in the room. To the inlet of the flow the protective channel thus surrounds the sample channel as Jacket, creating a mechanical and thermal stress of the sample channel is reduced by external conditions and the accordingly cheaper, especially thin-walled, be can be measured.
Vorzugsweise sind der Probenkanal, der Schutzkanal und der Strömungskanal jeweils ein insbesondere metallisches Rohr stück. Metallisch Rohrstücke lassen sich besonders einfach verarbeiten und miteinander verbinden. Der Schutzkanal kann dabei an der Einlaßöffnung in den Strömungskanal übergehen, so daß zur Umschließung des Schutzkanals und des Strömungs kanals nur noch ein einziges Rohrstück erforderlich ist. Es ist ebenfalls möglich, den Probenkanal, den Schutzkanal und den Strömungskanal jeweils aus einem anderen Material, insbe sondere einem anderen Metall oder Glas, zu fertigen. Weiter hin kann die Innenoberfläche eines Kanals oder mehrerer Kanäle beschichtet sein, beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen oder dergleichen.The sample channel, the protective channel and the Flow channel, in particular a metallic tube piece. Metallic pipe pieces are particularly easy process and connect. The protection channel can pass into the flow channel at the inlet opening, so that to enclose the protective channel and the flow channel only a single piece of pipe is required. It is also possible, the sample channel, the protection channel and the flow channel each from a different material, esp special another metal or glass. Next can the inner surface of a channel or several channels be coated, for example with polytetrafluoroethylene or similar.
Bevorzugt ist der Auslaßöffnung gegenüber ein Analyseelement, insbesondere ein Strahlungsdetektor, zur Analyse eines Pro benfluids angeordnet. Das Analyseelement kann dabei direkt auf der Verlängerung einer Hauptachse des Strömungskanals liegen oder auch von der Hauptachse beabstandet angeordnet sein. Aufgrund des Abstandes des Probenkanals von der Auslaß öffnung ist ein Einfluß von in dem Probenkanal abgelagerten Störkomponenten auf das Analyseelement vernachlässigbar.The outlet opening is preferably an analysis element, especially a radiation detector for analyzing a pro arranged benfluids. The analysis element can directly on the extension of a major axis of the flow channel lie or spaced from the main axis be. Due to the distance of the sample channel from the outlet Opening is an influence of those deposited in the sample channel Interference components on the analysis element negligible.
Das Analyseelement ist vorzugsweise gegenüber dem Probenkanal abgeschirmt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß um das Analyseelement herum eine Abschirmung angeordnet ist und der Strömungskanal durch die Abschirmung entsprechend hindurchge führt ist. Der Strömungskanal verläuft insbesondere schräg in die Abschirmung hinein oder ist so gekrümmt, daß der Proben kanal außerhalb der Abschirmung liegt und eine direkte Ver bindungslinie zwischen dem Probenkanal und dem Analyseelement von der Abschirmung unterbrochen wird. The analysis element is preferably opposite the sample channel shielded. This is done, for example, in that Analysis element around a shield is arranged and the Flow channel through the shield accordingly leads is. The flow channel runs in particular at an angle the shield inside or is curved so that the specimen channel is outside the shield and a direct Ver line of connection between the sample channel and the analysis element is interrupted by the shield.
Bevorzugt ist das Analyseelement von der Einlaßöffnung des Strömungskanals 0,2 m bis 1,0 m beabstandet, wobei dieser Ab stand über die Länge des Strömungskanals von 0,2 m bis 1,0 m einstellbar ist. Je nach Anwendungsfall und je nach Proben fluid kann ein geringerer oder ein größerer Abstand des Ana lyseelementes von der Einlaßöffnung besonders vorteilhaft sein, um eine Beeinflussung des Analyseelementes durch in dem Probenkanal befindliche Störkomponenten besonders effektiv zu verhindern.The analysis element is preferably from the inlet opening of the Flow channel spaced 0.2 m to 1.0 m, this Ab stood along the length of the flow channel from 0.2 m to 1.0 m is adjustable. Depending on the application and depending on the samples fluid can be a smaller or a larger distance of the Ana lysis element from the inlet opening is particularly advantageous to be influenced by the analysis element in the Interference components located in the sample channel are particularly effective prevent.
Vorzugsweise ist die Auslaßöffnung von einer Abschirmung um schlossen, wodurch Störeinflüsse von der Umgebung auf eine Analyse eines in der Anordnung geführten und aus der Auslaß öffnung austretenden Probenfluids vermieden werden.The outlet opening is preferably surrounded by a shield closed, causing interference from the environment to a Analysis of one in the arrangement and out of the outlet opening of sample fluids can be avoided.
Der Probenkanal und/oder der Schutzkanal sind vorzugsweise zumindest in einer Umgebung der Einlaßöffnung des Strömungs kanals gegenüber einer Hauptachse des Strömungskanals ge neigt. Dadurch wird eine zusätzliche Abschirmung der entlang der Hauptachse angeordneten Auslaßöffnung von einer kontami nierbaren Fläche, insbesondere dem Probenkanal, erreicht.The sample channel and / or the protective channel are preferred at least in a vicinity of the inlet opening of the flow channel opposite a main axis of the flow channel ge tends. This will provide additional shielding along the the main axis arranged outlet opening of a contami nable area, especially the sample channel.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Analyse eines Probenfluides, das durch einen Strömungskanal strömt und in dem eine radio aktive Substanz mitgeführt wird, wobei das Probenfluid in dem Strömungskanal von einem Schutzfluid ummantelt wird, so daß ein Kontakt des Probenfluides mit dem Strömungskanal weitge hend vermieden wird, und wobei das Probenfluid zusammen mit dem Schutzfluid durch ein Sammelelement geführt wird, in dem die radioaktive Substanz für eine Analyse gesammelt wird. Das Schutzfluid bildet eine Art Schutzvorhang zwischen Proben fluid und Strömungskanal. Auf diese Art wird eine Ver unreinigung des Strömungskanals mit dem und jedem weiteren Probenfluid weitgehend verhindert. The object directed to a method is achieved according to the invention solved by a method for analyzing a sample fluid, that flows through a flow channel and in which a radio active substance is carried, the sample fluid in the Flow channel is encased by a protective fluid, so that a contact of the sample fluid with the flow channel is avoided, and taking the sample fluid together with the protective fluid is passed through a collecting element in which the radioactive substance is collected for analysis. The Protective fluid forms a kind of protective curtain between samples fluid and flow channel. In this way a ver contamination of the flow channel with the and each other Sample fluid largely prevented.
Bevorzugt wird als Schutzfluid Luft oder ein Inertgas, bei spielsweise Stickstoff oder ein Edelgas, verwendet. Ein Inertgas verhält sich sowohl gegenüber dem Strömungskanal als auch gegenüber dem Probenfluid neutral, so daß weder der Strömungskanal noch das Probenfluid durch das Schutzfluid ne gativ beeinflußt werden. Eine Verwendung von Luft hat den Vorteil, daß Luft in großen Mengen und ohne großen Aufwand direkt und kostengünstig verfügbar ist.Air or an inert gas is preferred as the protective fluid for example, nitrogen or an inert gas. A Inert gas behaves both in relation to the flow channel and also neutral to the sample fluid, so that neither Flow channel still the sample fluid through the protective fluid ne be influenced negatively. The use of air has the Advantage that air in large quantities and without much effort is available directly and inexpensively.
Besonders eignet sich das Verfahren zur Führung eines Proben fluid, welches ein Gas, beispielsweise Luft, ist und als Bei mischung ein radioaktives Edelgas oder Halogen, insbesondere radioaktives gasförmiges Jod, oder ein aerosolgebundenes son stiges Radionuklid aufweist. Dies ist besonders zur Überwa chung der Raumluft oder der Fortluft in Kernkraftwerken vor teilhaft, da unabhängig davon, mit welcher Aktivitätskonzen tration und welcher Aktivitätszusammensetzung das Probenfluid bisher durch die Anordnung geführt wurde, die Nachweisgrenze für radioaktive Substanzen in einem Probenfluid ständig auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten werden kann.The method is particularly suitable for guiding a sample fluid, which is a gas, for example air, and as an auxiliary mixing a radioactive noble gas or halogen, in particular radioactive gaseous iodine, or an aerosol-bound son has radionuclide. This is especially important room air or exhaust air in nuclear power plants partial, because regardless of which activity concentration tration and what activity composition the sample fluid the detection limit has so far been guided through the arrangement for radioactive substances in a sample fluid can be kept at a very low level.
Bevorzugt wird zur Bestimmung der Durchflußmenge des Proben fluides die Durchflußmenge des Schutzfluides in dem Schutz kanal und stromabwärts der Einlaßöffnung des Strömungskanals die gesamte Durchflußmenge aus Schutzfluid und Probenfluid gemessen und die Durchflußmenge des Probenfluids als Diffe renz der gemessenen Durchflußmengen bestimmt. Insbesondere ist eine Messung der gesamten Durchflußmenge stromabwärts der Auslaßöffnung und des Filters vorteilhaft, da dadurch sowohl eine Beeinflussung der Strömung des Probenfluides in den Probenkanal sowie eine Beeinflussung des Probenfluides und des Schutzfluides in dem Strömungskanal vermieden wird. Eine Durchflußmessung in dem Probenkanal bzw. dem Strömungskanal könnte insbesondere zu einer Verwirbelung des Probenfluides mit dem Schutzfluid führen, wodurch ein direkter Kontakt des Probenfluids mit dem Strömungskanal erfolgen kann.It is preferred to determine the flow rate of the sample fluids the flow rate of the protective fluid in the protection channel and downstream of the inlet opening of the flow channel the total flow rate of protective fluid and sample fluid measured and the flow rate of the sample fluid as differences limit of the measured flow rates determined. Especially is a measurement of the total flow rate downstream of the Exhaust opening and the filter advantageous because it both an influence on the flow of the sample fluid in the Sample channel and an influence on the sample fluid and of the protective fluid in the flow channel is avoided. A Flow measurement in the sample channel or the flow channel could in particular swirl the sample fluid lead with the protective fluid, whereby a direct contact of the Sample fluids can be made with the flow channel.
Anhand der Zeichnung werden die Anordnung sowie das Verfahren zum Betrieb einer Anordnung näher erläutert. Es zeigen:Based on the drawing, the arrangement and the procedure to operate an arrangement explained. Show it:
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Anordnung mit einer Analyseeinrichtung entlang einer Hauptachse des Strömungskanals, Fig. 1 shows a longitudinal section through an arrangement with an analysis device along a main axis of the flow channel,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Anordnung in einem Längsschnitt entlang der Hauptachse des Strömungs kanals, Fig. 2 shows a second embodiment of the arrangement in a longitudinal section along the major axis of the flow channel,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Anordnung, Fig. 3 shows a third embodiment of the arrangement,
Fig. 4 eine Anordnung mit einer Analyseeinrichtung in einer Draufsicht. Fig. 4 shows an arrangement with an analysis device in a plan view.
Die Figuren weisen lediglich die zur besseren Erläuterung der Anordnung notwendigen Komponenten auf. In Fig. 1 ist eine An ordnung 1 zur Führung eines Probenfluides dargestellt mit ei nem Probenkanal 3, einem Schutzkanal 4 und einem Strömungs kanal 5. Der Strömungskanal 5 weist in der Umgebung seiner Auslaßöffnung 6 eine Verbreiterung auf. An der Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals 5 geht der Schutzkanal 4 in den Strö mungskanal 5 über. Schutzkanal 4 und Strömungskanal 5 sind dabei als Rohrstücke mit jeweils gleichem Querschnitt ausge führt, die ein einziges Rohrstück formen. Der Probenkanal 3 durchdringt den Schutzkanal 4 an einer Durchtrittsöffnung 8 und liegt zwischen dieser Durchtrittsöffnung 8 und der Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals im Inneren 9 des Schutzkanals 4. Der dargestellte Teil des Probenkanals 3 verläuft parallel zur Hauptachse 18 des Strömungskanals 5. Dieser ist als Rohrstück mit kreisrundem Querschnitt ausge führt und an der Durchtrittsöffnung 8 gasdicht mit dem Schutzkanal 4 verbunden. Eine andere Querschnittsgeometrie des Probenkanals 3 des Schutzkanals 4 sowie des Strömungs kanals 5, insbesondere ein rechteckiger oder elliptischer Querschnitt, ist ebenfalls möglich. Bei Verwendung metal lischer Rohrstücke, insbesondere aus Stahl, ist der Proben kanal 3 an der Durchtrittsöffnung 8 mit dem Schutzkanal 4 verschweißt oder verlötet.The figures only have the components necessary for a better explanation of the arrangement. In Fig. 1, an arrangement 1 for guiding a sample fluid is shown with egg nem sample channel 3 , a protective channel 4 and a flow channel 5th The flow channel 5 has a widening in the vicinity of its outlet opening 6 . At the inlet opening 7 of the flow channel 5 , the protective channel 4 merges into the flow channel 5 . Protection channel 4 and flow channel 5 are out as pipe sections each with the same cross section, which form a single pipe section. The sample channel 3 penetrates the protective channel 4 at a passage opening 8 and lies between this passage opening 8 and the inlet opening 7 of the flow channel in the interior 9 of the protective channel 4 . The part of the sample channel 3 shown runs parallel to the main axis 18 of the flow channel 5 . This is out as a piece of pipe with a circular cross section and gas-tightly connected to the protective channel 4 at the passage opening 8 . Another cross-sectional geometry of the sample channel 3 of the protective channel 4 and the flow channel 5 , in particular a rectangular or elliptical cross section, is also possible. When using metallic pipe sections, in particular steel, the sample channel 3 is welded or soldered to the protective channel 4 at the passage opening 8 .
Die verbreiterte Auslaßöffnung 6 des Strömungskanal 5 ist innerhalb einer Abschirmung 12 einer Analyseeinrichtung 2 an geordnet. Direkt im Anschluß an die Auslaßöffnung 6 ist ein Sammelelement 10, ein Filter, insbesondere eine austauschbare Filterkartusche, angeordnet. Die Abschirmung 12 enthält stromabwärts des Strömungskanals 5 eine Absaugleitung 13 zum Absaugen des in dem Probenkanal 3 führbaren Probenfluids und des in dem Schutzkanal führbaren Schutzfluides. Gegenüber der Auslaßöffnung 6 ist ein Analyseelement 11, ein Strahlungsde tektor, entlang der Hauptachse 18 angeordnet. Eine Anordnung des Analyseelementes 11 neben der Hauptachse 18 ist ebenfalls möglich. In dem Bereich zwischen der Durchtrittsöffnung 8 und der Einlaßöffnung 7 sind Schutzkanal 4 und Probenkanal 3 als Doppelrohr ausgeführt. Die Einlaßöffnung 7 und dadurch der Probenkanal 3 sind außerhalb der Abschirmung 12 angeordnet. Somit ist dieser Probenkanal 3 von der Analyseeinrichtung 11 zumindest über die Länge des Strömungskanals 5 beabstandet.The widened outlet opening 6 of the flow channel 5 is arranged within a shield 12 of an analysis device 2 . A collecting element 10 , a filter, in particular an exchangeable filter cartridge, is arranged directly after the outlet opening 6 . The shield 12 contains, downstream of the flow channel 5, a suction line 13 for sucking off the sample fluid that can be guided in the sample channel 3 and the protective fluid that can be guided in the protective channel. Opposite the outlet opening 6 , an analysis element 11 , a radiation detector, is arranged along the main axis 18 . An arrangement of the analysis element 11 next to the main axis 18 is also possible. In the area between the passage opening 8 and the inlet opening 7 , protective channel 4 and sample channel 3 are designed as double pipes. The inlet opening 7 and thereby the sample channel 3 are arranged outside the shield 12 . This sample channel 3 is thus spaced from the analysis device 11 at least over the length of the flow channel 5 .
Eine Zuführung des Schutzfluides, eines Inertgases sowie des Probenfluides erfolgt in dem Schutzkanal 4 bzw. dem Proben kanal 3 gemäß der dargestellten Strömungspfeile 19. An der Einlaßöffnung 7 tritt das Probenfluid in den Strömungskanal 5 ein und wird dort von dem Schutzfluid in Form eines Schutz mantels umgeben, so daß ein direkter Kontakt des Probenfluids mit dem Strömungskanal 5 weitgehend vermieden wird. Schutz fluid und Probenfluid werden durch den Filter 6 hindurchge führt und gemäß der mit dem Strömungspfeil 19 angedeuteten Strömungsrichtung durch die Absaugleitung 13 aus der Analyse einrichtung 2 herausgeführt. In dem Filter 6 wird ein Teil des Probenfluids, beispielsweise Fortluft mit gasförmigem radioaktivem Jod oder aerosolgebundenen Radionukliden, ge sammelt. Der Filter 6 kann dabei ein mit Aktivkohle gefüllter Jodfilter oder ein Schwebstoffilter sein. Eine in dem Filter 6 gesammelte radioaktive Komponente des Probenfluides erzeugt eine radioaktive Strahlung, die in dem Strahlungsdetektor 11 gemessen wird. Aufgrund der Filtereigenschaften des Filters 6 sowie der gemessenen Strahlung erfolgt eine Analyse von in dem Probenfluid enthaltenen radioaktiven Substanzen, welche radioaktives gasförmiges Jod oder aerosolgebundene Radio nuklide sein können, in einer hier nicht dargestellten Aus werteeinheit. Eine Beeinflussung des Analyseergebnisses auf grund von Kontaminationseffekten innerhalb des Probenkanals 3 ist durch die deutlich größere Entfernung des Probenkanals 3 von dem Strahlungsdetektor 11 gegenüber der kurzen Entfernung des Filters 6 von dem Strahlungsdetektor 11 vernachlässigbar klein. Die Anordnung eignet sich daher auch zur Analyse von Probenfluiden mit deutlich verschiedener Radioaktivität, die nacheinander durch die Anordnung 1 geführt werden.The protective fluid, an inert gas and the sample fluid are supplied in the protective channel 4 or the sample channel 3 according to the flow arrows 19 shown . At the inlet opening 7 , the sample fluid enters the flow channel 5 and is surrounded there by the protective fluid in the form of a protective jacket, so that direct contact of the sample fluid with the flow channel 5 is largely avoided. Protection fluid and sample fluid are passed through the filter 6 and, according to the direction of flow indicated by the flow arrow 19, are led out of the analysis device 2 through the suction line 13 . In the filter 6 , part of the sample fluid, for example exhaust air with gaseous radioactive iodine or aerosol-bound radionuclides, is collected. The filter 6 can be an iodine filter filled with activated carbon or a suspended matter filter. A radioactive component of the sample fluid collected in the filter 6 generates radioactive radiation, which is measured in the radiation detector 11 . On the basis of the filter properties of the filter 6 and the measured radiation, the radioactive substances contained in the sample fluid, which can be radioactive gaseous iodine or aerosol-bound radio nuclides, are analyzed in an evaluation unit (not shown here). Influencing the analysis result due to contamination effects within the sample channel 3 is negligibly small due to the significantly greater distance of the sample channel 3 from the radiation detector 11 compared to the short distance of the filter 6 from the radiation detector 11 . The arrangement is therefore also suitable for the analysis of sample fluids with significantly different radioactivity which are passed through the arrangement 1 in succession.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Anordnung 1 dar gestellt, bei der sowohl der Strömungskanal 5 in der Umgebung der Einlaßöffnung 7 als auch der Probenkanal 3 und der Schutzkanal 4 deutlich gegenüber der Hauptachse 18 geneigt sind. Die Bezeichnungen stimmen mit denen der Fig. 1 überein. Die Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals 5 und damit der Pro benkanal 3 liegen neben der Hauptachse 18, wodurch ein auf der Hauptachse 18 im Inneren der Abschirmung 12 angeordnet er Strahlungsdetektor 11 gegenüber dem Probenkanal 3 abgeschirmt ist. Dadurch wird der Einfluß eines kontaminierten Proben kanals 3 auf die Analyse eines Probenfluids weiter vermin dert. Zudem kann der Strömungskanal 5 aufgrund der Krümmung weiter verkürzt werden.In Fig. 2, a second embodiment of the arrangement 1 is provided, in which both the flow channel 5 in the vicinity of the inlet opening 7 and the sample channel 3 and the protective channel 4 are clearly inclined with respect to the main axis 18 . The designations correspond to those in FIG. 1. The inlet opening 7 of the flow channel 5 and thus the Pro benkanal 3 lie next to the main axis 18 , whereby an arranged on the main axis 18 inside the shield 12 , the radiation detector 11 is shielded from the sample channel 3 . As a result, the influence of a contaminated sample channel 3 on the analysis of a sample fluid is further reduced. In addition, the flow channel 5 can be further shortened due to the curvature.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Anordnung 1, bei der der Probenkanal 3 nicht in den Schutzkanal 4 eindringt. Der Probenkanal 3 verläuft parallel zur Hauptachse 18 des Strömungskanal 5. Der Schutzkanal 4 ist ein kreisringförmiges Rohrstück, welches als Symmetrieachse die Hauptachse 18 des Strömungskanals 5 besitzt. Das Schutzfluid ist über einen Einleitungskanal 20 in den Schutzkanal 4 einleitbar. An der Einlaßöffnung 7 münden der Probenkanal 3 und der Schutzkanal 4 in den Strömungskanal 5 ein, wobei der Schutzkanal 4 an der Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals 5 den Probenkanal 3 um gibt. Dadurch ist ebenfalls gewährleistet, daß ein durch den Schutzkanal 4 strömendes Schutzfluid ein durch den Proben kanal 3 strömendes Probenfluid, insbesondere ein radioaktives Edelgas oder ein Aerosol, im Strömungskanal 5 ummantelt. Fig. 3 shows a third embodiment of the arrangement 1, wherein the sample channel 3 does not penetrate into the protection channel 4. The sample channel 3 runs parallel to the main axis 18 of the flow channel 5 . The protective channel 4 is an annular tubular piece which has the main axis 18 of the flow channel 5 as an axis of symmetry. The protective fluid can be introduced into the protective duct 4 via an inlet duct 20 . The sample channel 3 and the protection channel 4 in the flow channel 5 an open at the inlet port 7, wherein the protection channel 4 the sample channel 3 indicates the inlet opening 7 of the channel 5 in order. This also ensures that a protective fluid flowing through the protective channel 4 encases a sample fluid flowing through the sample channel 3 , in particular a radioactive noble gas or an aerosol, in the flow channel 5 .
In Fig. 4 ist schematisch eine Anordnung 1 mit einer Analyse einrichtung 2 und sich daran anschließender Rückführungslei tung 15 dargestellt. Das Schutzfluid wird aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter heraus oder als gefilterte Raumluft angesaugt und durch den Schutzkanal 4 in die Analy seeinrichtung 2 geführt. Ein Teilstrom des Probenfluides wird über eine hier nicht dargestellte Entnahmevorrichtung aus dem Probenfluid entnommen und über den Probenkanal 3 ebenfalls der Analyseeinrichtung 2 zugeführt. In dem Schutzkanal 4 ist eine Drossel 17 sowie eine Durchflußmeßstelle 14 zur Bestim mung des Durchflusses an Schutzfluid angebracht. In der Ana lyseeinrichtung 2 findet eine Analyse des Teilvolumens des Probenfluides statt. Das Teilvolumen des Probenfluids und das Schutzfluid gelangen gemeinsam aus der Analyseeinrichtung 2 heraus und werden über eine Förderpumpe 16 in einer Rückführ leitung gemeinsam in die Strömung des Probenfluides stromab wärts der Entnahmevorrichtung zurückgeführt. In der Rückführ leitung 15 befinden sich eine Drossel 17 sowie eine weitere Durchflußmeßstelle 14 zur Messung des Durchflusses von Schutzgas und Teilvolumen des Probenfluides. Mit den beiden Durchflußmeßstellen 14 ist das Teilvolumen des Probenfluides bestimmbar, ohne die Strömung des Teilvolumens in dem Proben kanal 3 und dem Strömungskanal 5 zu beeinträchtigen. Dadurch werden turbulente Strömungen des Teilvolumens, insbesondere in dem Strömungskanal 5 vermieden, so daß ein direkter Kon takt von Probenfluid mit dem Strömungskanal 5 weitgehend aus geschlossen werden kann. Somit wird der Strömungskanal 5 von dem Probenfluid allenfalls in vernachlässigbarem Umfang kon taminiert, so daß die Nachweisgrenze der Analyseeinrichtung 2 über eine sehr große Zeitspanne hinweg, unabhängig von der Wahl des Probenfluides, gleichbleibend niedrig ist.In Fig. 4, an arrangement 1 with an analysis device 2 and subsequent return line 15 is shown schematically. The protective fluid is sucked out of a storage container (not shown) or as filtered room air and passed through the protective duct 4 into the analyzer device 2 . A partial flow of the sample fluid is removed from the sample fluid via a sampling device, not shown here, and is likewise fed to the analysis device 2 via the sample channel 3 . In the protective channel 4 , a throttle 17 and a flow measuring point 14 for determining the flow of protective fluid are attached. An analysis of the partial volume of the sample fluid takes place in the analysis device 2 . The partial volume of the sample fluid and the protective fluid come together out of the analysis device 2 and are fed back via a feed pump 16 in a return line together into the flow of the sample fluid downstream of the sampling device. In the return line 15 there is a throttle 17 and a further flow measuring point 14 for measuring the flow of protective gas and partial volume of the sample fluid. With the two flow measuring points 14 , the partial volume of the sample fluid can be determined without impairing the flow of the partial volume in the sample channel 3 and the flow channel 5 . As a result, turbulent flows of the partial volume, in particular in the flow channel 5, are avoided, so that a direct contact of sample fluid with the flow channel 5 can be largely excluded. Thus, the flow channel 5 taminiert kon of the sample fluid at most a negligible extent, so that the detection limit of the analysis device 2, is consistently low over a very large period of time regardless of the choice of the sample fluid.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Anordnung zur Führung eines Probenfluides in einem über die Länge des Strömungskanals vorwählbaren Abstand von dem Probenfluid kon taminationsfrei bleibt. Dadurch bleibt die Nachweisgrenze einer der Anordnung nachgeschalteten Analyseeinrichtung über einen langen Zeitraum auf gleichbleibend niedrigem Niveau, so daß unterschiedliche Probenfluide, insbesondere radioaktive Gase und Aerosole, die eine radioaktive Substanz enthalten, genau analysiert werden können. Die Anordnung eignet sich insbesondere zur Raumluftüberwachung und zur Emissionsüber wachung der Fortluft in Kernkraftwerken. Sie ist einfach den verschiedensten Geometrien anpaßbar und für unterschiedliche thermomechanische Belastungen auslegbar, wodurch sie sich insbesondere für die Nachrüstung bestehender Analyseeinrich tung eignet.The invention is characterized in that the arrangement for guiding a sample fluid in a over the length of the Flow channel preselectable distance from the sample fluid con remains tamper-free. This leaves the detection limit an analysis device arranged downstream of the arrangement a long period of time at a consistently low level, so that different sample fluids, especially radioactive Gases and aerosols containing a radioactive substance can be analyzed precisely. The arrangement is suitable in particular for indoor air monitoring and emission control Exhaust air monitoring in nuclear power plants. It is just that different geometries adaptable and for different Thermomechanical loads can be interpreted, which makes them especially for retrofitting existing analysis equipment suitable.
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