Verfahren zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen, bei dem die Intensität der Alpha-Strahlen und der Beta Strahlen ermittelt wird.
Die Radioaktivität von Gassolen stammt teilweise von den natürlichen radioaktiven Gasen Radon und Thoron und ihren Tochterprodukten, die am Gassol festhaften, und teilweise von Verseuchungen des betreffenden Gases. Die natürlichen radioaktiven Gase verursachen bei der Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen einen Hintergrund, der anfänglich die Wirkung der gefährlichsten Verseuchung weit übersteigt. Letztere lässt sich deshalb nicht sofort und infolgedessen nicht rechtzeitig feststellen. Wünscht man die von der Verseuchungen stammende Radioaktivität zu ermitteln, so ist es erforderlich, diese von der von den natürlichen radioaktiven Gasen stammenden zu unterscheiden.
Um die Radioaktivität eines Gassol zu ermitteln, trennt man es von dem Gas, z. B. durch Filtrierung, elektrostatischen Niederschlag usw. Der Rückstand eines natürlich radioaktiven Gases sendet Alpha- und Beta-Strahlen aus und es stellt sich ziemlich bald ein Gleichgewicht ein, wobei das Verhältnis der Intensitäten von Beta- und Alpha-Strahlen konstant wird.
Beim Radon beträgt das Verhältnis zwischen Beta Strahlen und Alpha-Strahlen im Rückstand des Gassols etwa 1,4, beim Thoron 1,9. In Luft beträgt der Thorongehalt meist 4 bis 100/0, des Radongehaltes. Es ist nun also möglich, bei der Bestimmung der Radioaktivität eines von Verseuchungen stammenden Aerosols der von den Tochterprodukten des Radons stammenden Radioaktivität Rechnung zu tragen.
Weicht das Verhältnis zwischen Beta-Strahlen und Alpha-Strahlen von 1,4 ab, so sind von Verseuchungen stammende Strahlen vorhanden. Es reicht in vielen Fällen aus, ausschliesslich die Tochterprodukte des Radons zu berücksichtigen, weil ja der Thorongehalt in Luft weit geringer ist; ausserdem beträgt die mittlere Halbwertszeit der Tochterprodukte des Radons eine halbe Stunde, die des Thorons zehn Stunden. Auch aus diesem Grunde ist die erste Stunde während und nach der Anhäufung des Aerosols die vom Thoron stammende Radioaktivität gering.
Ermittelt man die Radioaktivität des Rückstandes eines Aerosols einige Stunden nach der Anhäufung, so ist die vom Thoron und seinen Tochterprodukten stammende Radioaktivität nicht weiter vernachlässigbar in bezug auf die des Radons. Dies trifft ebenfalls zu, wenn unter Umständen der Thorongehalt der Luft über normal ist.
Um diese Umstände zu berücksichtigen, zeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung dadurch aus, dass die Alpha- und Beta-Strahlen vor der Anzeige durch Absorptionsmittel hindurchgeführt werden, deren Gesamtabsorptionsvermögen für jede Strahlenart derart sind, dass das Verhältnis zwischen detektierten Beta-Teilchen und detektierten Alpha-Teilchen für die Tochterprodukte des Radons demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons entspricht.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Einrichtung zur Ermittelung der Intensität von Alpha-Strahlen und mit einer Einrichtung zur Ermittelung der Intensität von Beta-Strahlen. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung mit Absorptionsmitteln ausgestattet ist, durch welche die Strahlen vor der Anzeige hindurchgehen müssen und deren Gesamtabsorptionsvermögen für jede Strahlenart derart gewählt sind, dass das Verhältnis zwischen den detektierten Beta-Teilchen und den detektierten Alpha-Teilchen für die Tochterprodukte des Radons demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons entspricht.
Die von 212Pb (ThB) stammenden Beta-Strahlen werden sich besonders leicht absorbieren, und zwar viel leichter als irgendeine von den Tochterprodukten des Radons stammende Beta-Strahlung, was es ermöglicht, die Anzahl von detektierten Teilchen dieser Strahlung derart zu verringern, dass die Verhältniszahl der detektierten Beta-Teilchen und der detektierten Alpha-Teilchen für die Thoronreihe derjenigen für die Radonreihe entspricht.
Insbesondere sind bei der Vorrichtung nach der Erfindung als Absorptionsmittel eine oder mehrere Folien vorhanden, deren Absorptionsvermögen den Absorptionsvermögen der übrigen Absorptionsmittel angepasst sind. Diese übrigen Absorptionsmittel sind z. B. das Glimmerfenster der Zählröhre, die Luft und das Filtrierpapier.
Die Erfindung wird näher erläutert anhand einer Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen schematisch im Schnitt dargestellt ist. Durch einen Schlauch 1 wird das zu prüfende Gas in das Eintrittsrohr 2 gepumpt, wonach es durch das Filtrier- papier 3 hindurchgeht. Das Gas verlässt die Vorrichtung durch das Ausgangsrohr 4 und einen zweiten Schlauch 5. Das Filtrierpapier 3 liegt auf dem Träger 6, der zwischen den Eintrittsrohr 2 und dem Ausgangsrohr 4 mit Löchern 7 versehen ist, durch welche das Gas passieren kann. Hierbei lagert sich auf dem Filtrierpapier der Niederschlag 8 ab.
Im Eintrittsrohr 2 oberhalb der Stelle, wo sich der Niederschlag 8 ablagert, ist ein Alpha-Zähler angeordnet, der aus einer Photomultiplikatorröhre 9 mit einem aus Akrylharz bestehenden Lichtleiter 10 besteht, auf dem sich eine dünne Lumineszenzschicht von mit Silber aktivierten ZnS-Kristallen befindet. Diese Schicht ist nicht mit einer Lichtblende bedeckt und der Abstand zwischen der Schicht und dem Niederschlag beträgt nur einige Millimeter, was die günstigste Zählwirkung verbürgt. Das Eintrittsrohr 2 ist mit einem Gummiring 11 versehen und es ist in senkrechter Richtung im Halter 12 bewegbar. Die Federn 13 und 14 drücken das Eintrittsrohr 2 auf den Träger 6, so dass eine gas- und lichtdichte Abdichtung entsteht. Unterhalb des Trägers 6 ist im Ausgangsrohr 4 ein Beta-Zähler, und zwar eine Geiger-Zählröhre 15 mit einem Fenster an einem Ende angeordnet.
Zwischen dem Niederschlag 8 und dem Fenster 16 der Geiger-Zählröhre 15 befindet sich eine Papierfolie 17. Um die Radioaktivität des Niederschlages zu ermitteln, wenn die Aktivität des natürlichen Hintergrundes nach einiger Zeit vernachlässigbar geworden ist, ist ein zweiter Satz Detektoren vorgesehen.
Die Photomultiplikatorröhre 18 mit einer Lumineszenzschicht und dem Lichtleiter 19 ermöglicht die Bestimmung der Alpha-Aktivität. Unterhalb des Trägers 6 ist im Rohr 39 eine Geiger-Zählröhre 40 mit einem Fenster an einem Ende angeordnet. Zwischen dem Niederschlag 43 und dem Fenster 41 der Geiger-Zählröhre 40 befindet sich eine Papierfolie 42.
Ein Gummiring 20 verbürgt eine lichtdichte Abdichtung zwischen dem Träger 6 und dem Rohr 21.
Zu diesem Zweck ist das Rohr 21 in senkrechter Richtung im Halter 22 bewegbar; es wird von den Federn 23 und 24 auf den Träger 6 gedrückt. Weil der Halter 22 längs zwei Stäben 44, der Halter 45 längs zwei Stäben 25 geschoben werden kann, kann die Messung an verschiedenen Stellen erfolgen, nämlich, wo im Träger 6 Löcher 26 vorgesehen sind.
Soll das Filtrierpapier 3 verstellt werden, wird zunächst das Gas nicht weiter gepumpt und die Hochspannung der Photomultiplikatorröhren ausgeschaltet, dann wird der Stab 27 nach rechts bewegt, so dass die Nasen 28 und 29 über die Festpunkte 30 und 31 gleiten, und sich die Halterungen 32, 33 und infolgedessen die Rohre 2 und 21 heben. Das Filtrier- papier wird dann über einen bestimmten Abstand mittels der Gummirolle 34 bewegt und von der Rolle 35 auf die Rolle 36 aufgewickelt. Dann wird der Stab 27 nach links bewegt und die Rohre 2 und 21 wieder heruntergelassen. Anschliessend werden die Hochspannung für die Photomultiplikatorröhren und die Pumpe wieder eingeschaltet. Die zwei Stäbe 44 und die zwei Stäbe 25 sind fest mit den Platten 37 und 38 verbunden, die zusammen einen festen Rahmen bilden.
Die Beförderung des Papiers und die weiteren erforderlichen Bewegungen der Vorrichtung erfolgen mittels eines Motors. Ein Verhältnis zwischen detektierten Beta-Teilchen und detektierten Alpha-Teilchen, das für die Tochterprodukte des Radons demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons entspricht, entsteht z. B. bei der Verwendung eines Filtrierpapiers 3 mit einer die Strahlung um 50 /o schwächenden, sog. Halbwertschicht von 6 mg/cm2, einer Papierfolie 17 (42) mit einer Halbwertschicht von 8 mg/cm2 und einem Glimmerfenster 16 (41) mit einer Halbwertschicht von 3 mg/cm2.
Method for determining the radioactivity of gas brines and device for carrying out the method
The invention relates to a method for determining the radioactivity of gas sols, in which the intensity of the alpha rays and the beta rays is determined.
The radioactivity of gas sols comes partly from the natural radioactive gases radon and thoron and their daughter products, which adhere to the gas sol, and partly from contamination of the gas in question. When determining the radioactivity of gas sols, the natural radioactive gases cause a background that initially far exceeds the effects of the most dangerous contamination. The latter cannot therefore be determined immediately and consequently not in time. If one wishes to determine the radioactivity originating from the contamination, it is necessary to distinguish this from that originating from the natural radioactive gases.
To determine the radioactivity of a gas sol, one separates it from the gas, e.g. By filtration, electrostatic precipitation, etc. The residue of a naturally radioactive gas emits alpha and beta rays and an equilibrium is established fairly soon, the ratio of the intensities of beta and alpha rays becoming constant.
With radon, the ratio between beta rays and alpha rays in the residue of the gasol is around 1.4, with thoron 1.9. The thoron content in air is usually 4 to 100/0 that of the radon content. It is now possible, when determining the radioactivity of an aerosol originating from contamination, to take into account the radioactivity originating from the daughter products of radon.
If the ratio between beta rays and alpha rays deviates from 1.4, then there are rays from contamination. In many cases it is sufficient to only consider the daughter products of radon, because the thoron content in air is much lower; In addition, the mean half-life of the daughter products of radon is half an hour, that of thoron ten hours. For this reason too, the radioactivity from the thoron is low for the first hour during and after the accumulation of the aerosol.
If the radioactivity of the residue of an aerosol is determined a few hours after the accumulation, the radioactivity from thoron and its daughter products is no longer negligible in relation to that of radon. This also applies if the thoron content in the air may be above normal.
In order to take these circumstances into account, the method according to the invention is characterized in that the alpha and beta rays are passed through absorption means before the display, the total absorption capacity of which for each type of radiation is such that the ratio between detected beta particles and detected Alpha particles for the daughter products of radon correspond to those for the daughter products of thoron.
The invention also relates to a device for carrying out this method with a device for determining the intensity of alpha rays and with a device for determining the intensity of beta rays. This device is characterized in that the device is equipped with absorption means through which the rays must pass before the display and whose total absorption capacity for each type of radiation is selected such that the ratio between the detected beta particles and the detected alpha particles for the daughter products of radon corresponds to that for the daughter products of thoron.
The beta rays from 212Pb (ThB) will be particularly easily absorbed, much more easily than any beta rays from the daughters of radon, which makes it possible to reduce the number of detected particles of this radiation to such an extent that the ratio of the detected beta particles and the detected alpha particles for the thoron series corresponds to that for the radon series.
In particular, in the device according to the invention, one or more foils are present as absorption means, the absorption capacity of which is adapted to the absorption capacity of the other absorption means. These other absorbents are z. B. the mica window of the counter tube, the air and the filter paper.
The invention is explained in more detail with reference to a drawing in which an embodiment of a device for determining the radioactivity of gas sols is shown schematically in section. The gas to be tested is pumped through a hose 1 into the inlet pipe 2, after which it passes through the filter paper 3. The gas leaves the device through the outlet pipe 4 and a second hose 5. The filter paper 3 lies on the carrier 6, which is provided with holes 7 between the inlet pipe 2 and the outlet pipe 4 through which the gas can pass. The precipitate 8 is deposited on the filter paper.
In the inlet pipe 2 above the point where the precipitate 8 is deposited, an alpha counter is arranged, which consists of a photomultiplier tube 9 with a light guide 10 made of acrylic resin, on which there is a thin luminescent layer of ZnS crystals activated with silver. This layer is not covered with a light screen and the distance between the layer and the precipitation is only a few millimeters, which guarantees the best counting effect. The inlet pipe 2 is provided with a rubber ring 11 and it can be moved in the holder 12 in the vertical direction. The springs 13 and 14 press the inlet pipe 2 onto the carrier 6, so that a gas-tight and light-tight seal is created. A beta counter, namely a Geiger counter tube 15 with a window at one end, is arranged below the carrier 6 in the output tube 4.
Between the precipitate 8 and the window 16 of the Geiger counter tube 15 is a paper foil 17. To determine the radioactivity of the precipitate when the activity of the natural background has become negligible after some time, a second set of detectors is provided.
The photomultiplier tube 18 with a luminescent layer and the light guide 19 enables the alpha activity to be determined. A Geiger counting tube 40 with a window at one end is arranged in the tube 39 below the carrier 6. A paper film 42 is located between the precipitate 43 and the window 41 of the Geiger counting tube 40.
A rubber ring 20 guarantees a light-tight seal between the carrier 6 and the tube 21.
For this purpose, the tube 21 can be moved in the vertical direction in the holder 22; it is pressed onto the carrier 6 by the springs 23 and 24. Because the holder 22 can be pushed along two rods 44 and the holder 45 along two rods 25, the measurement can be carried out at different points, namely where holes 26 are provided in the carrier 6.
If the filter paper 3 is to be adjusted, the gas is initially not pumped any further and the high voltage of the photomultiplier tubes is switched off, then the rod 27 is moved to the right so that the lugs 28 and 29 slide over the fixed points 30 and 31, and the brackets 32 , 33 and consequently the pipes 2 and 21 lift. The filter paper is then moved over a certain distance by means of the rubber roller 34 and wound from the roller 35 onto the roller 36. Then the rod 27 is moved to the left and the tubes 2 and 21 are lowered again. The high voltage for the photomultiplier tubes and the pump are then switched on again. The two bars 44 and the two bars 25 are firmly connected to the plates 37 and 38, which together form a solid frame.
The transport of the paper and the other necessary movements of the device are carried out by means of a motor. A ratio between the detected beta particles and the detected alpha particles, which corresponds to that for the daughter products of radon for the daughter products of thoron, arises e.g. B. when using a filter paper 3 with a radiation by 50 / o weakening, so-called. Half-value layer of 6 mg / cm2, a paper film 17 (42) with a half-value layer of 8 mg / cm2 and a mica window 16 (41) with a Half-value layer of 3 mg / cm2.