Füllstandsmessungen in Flüssigkeitstanks unter Verwendung künstlicher
Neutronenquellen Zusatz zum Patent 1 871 Die Erfindung nach dem Hauptpatent betrifft
ein Verfahren zur Füllstandsmessung in Flüssigkeitsbehältern mit radioaktiven Strahlen,
bei dem außerhalb des wasserstoffhaltigen Flüssigkeitsvolumens erzeugte energiereiche
Neutronen in die Flüssigkeit entsandt werden und die Strahlungsintensität der in
der Flüssigkeit auf thermische Energie abgebremsten und aus ihr austretenden Neutronen
in der Umgebung des Flüssigkeitsvolumens mit Hilfe an sich bekannter Nachweisgeräte
gemessen wird.Level measurements in liquid tanks using artificial
Neutron Sources Addendum to Patent 1 871 The invention according to the main patent relates to
a method for level measurement in liquid containers with radioactive rays,
in the case of the high-energy generated outside the hydrogen-containing liquid volume
Neutrons are sent into the liquid and the radiation intensity of the in
the liquid is braked to thermal energy and neutrons emitted from it
in the vicinity of the liquid volume with the aid of detection devices known per se
is measured.
Nach dem Hauptpatent ist vorgeschlagen, daß man Neutronenstrahlen
zur Füllstandsmessung in Flüssigkeitstanks bzw. -behältern verwenden kann, indem
man eine Quelle schneller Neutronen innerhalb oder außerhalb des mit Flüssigkeit
teilweise oder ganz gefüllten Gefäßes anbringt und die aus dem Flüssigkeitsvolumen
entweichenden Strom thermischer Neutronen mißt. Dabei geht das dort vorgeschlagene
Verfahren davon aus, daß eine permanente Neutronenquelle auf der Basis einer Kernzerfallsreaktion,
also beispielsweise eine Radium-Beryllium-Quelle, benutzt wird. Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent zu vereinfachen
und sicherer zu gestalten und die Nachteile permanenter Strahlungsquellen bei der
Anwendung des Verfahrens zu umgehen. Das Meßverfahren gemäß dem Hauptpatent nutzt
den folgenden Effekt aus: Die schnellen Neutronen dringen in die im Tank vorhandene
Flüssigkeit ein, werden durch Stoßprozesse in dieser Flüssigkeit aus dem Bereich
hoher Energien auf thermische Energie abgebremst und damit für ein auf thermische
Neutronen ansprechendes Zählgerät (z. B. ein Bortrifluoridzählrohr) nachweisbar,
das sich in der Umgebung des Flüssigkeitsvolumens befindet. Die Abbremswirkung (Moderationseffekt)
der Flüssigkeit auf die energiereichen Neutronen ist vom Volumen der Flüssigkeit
abhängig. According to the main patent it is proposed that one use neutron beams
can be used for level measurement in liquid tanks or containers by
get a source of fast neutrons inside or outside of the liquid
partially or completely filled vessel attaches and from the liquid volume
measures the escaping stream of thermal neutrons. The proposed there works
The method assumes that a permanent neutron source based on a nuclear decay reaction,
For example, a radium-beryllium source is used. The present
The invention is based on the object of simplifying the method according to the main patent
and safer and the disadvantages of permanent radiation sources in the
Application of the procedure to bypass. The measuring method according to the main patent uses
the following effect: The fast neutrons penetrate into the ones in the tank
Liquid are removed from the area by impact processes in this liquid
high energies are braked to thermal energy and thus for a to thermal
Neutron-responding counter (e.g. a boron trifluoride counter tube) can be detected,
which is located in the vicinity of the liquid volume. The braking effect (moderation effect)
the liquid on the energetic neutrons is of the volume of the liquid
addicted.
Bei geeigneter Verwendung eines oder eventuell mehrerer Zählrohre
und einer, eventuell auch mehrerer geometrisch geeignet verteilter Neutronenquellen
läßt sich dabei erreichen, daß die Zahl der in den Zählrohren insgesamt beobachteten
Neutronen einen zur Füllstandshöhe bzw. zur vorhandenen Flüssigkeitsmenge proportionalen
- im allgemeinen einen der Füllstandshöhe bzw. Flüssigkeitsmenge in eichbarer Form
eindeutig zugeordneten - Meßwert liefert. Das Verfahren ist besonders geeignet für
wasserstoffhaltige Substanzen, bei denen die Bremsung der Neutronen besonders rasch
erfolgt. Es ist aber nicht auf solche Flüssigkeiten beschränkt.If one or more counter tubes are used appropriately
and one, possibly also several neutron sources distributed in a geometrically suitable manner
can thereby be achieved that the total number of observed in the counter tubes
Neutrons are proportional to the fill level or the amount of liquid present
- Generally one of the fill level or the amount of liquid in a calibratable form
uniquely assigned - delivers measured value. The procedure is particularly suitable for
hydrogen-containing substances in which the braking of the neutrons is particularly rapid
he follows. However, it is not restricted to such liquids.
Daß eventuell mehrere Zählgeräte und Neutronenquellen verwendet werden
müssen, möge die Figur erläutern. Die Flüssigkeit im Behälter 1 kann z. B. so beschaffen
sein, daß ihr Moderationseffekt auf die von der Quelle 2 herrührenden energiereichen
Neutronen bei einem Füllstand 3 für das Zählgerät 4 einen Sättigungswert darstellt,
so daß zur Messung größerer Füllstandshöhen als 3 die Verwendung einer weiteren
Neutronenquelle 5 notwendig wird und die Benutzung eines weiteren Zählgerätes 6
zweckmäßig erscheint. That several counting devices and neutron sources may be used
need to explain the figure. The liquid in the container 1 can, for. B. procured like this
be that their moderation effect on those coming from source 2 are rich in energy
Neutrons represent a saturation value for the counter 4 at a level 3,
so that to measure levels greater than 3 the use of a further
Neutron source 5 becomes necessary and the use of another counting device 6
seems appropriate.
Die Verwendung dieses Verfahrens setzt voraus, daß eine Quelle schneller
Neutronen vorhanden ist. Using this method assumes that a source is faster
Neutrons are present.
Solange diese Quelle in der herkömmlichen Form etwa als Radium-Beryllium-Quelle
oder als Polonium-Beryllium-Quelle verwendet wird, bringt sie die Schwierigkeit
mit sich, daß die Neutronenstrahlung nicht abschaltbar ist. Auch die durch Bestrahlung
in Reaktoren erzeugbaren strahler in Verbindung mit Beryllium (z. B. Antimon-Beryllium-Quelle)
besitzen die gleichen Eigenschaften. Das hat z. B. den Nachteil, daß alle Personen,
die etwa mit der Füllung der zu überwachenden Tanks beauftragt sind, sich je nach
der Strahlenstärke verschiedenen Strahlenbelastungen aussetzen, wenn sie sich in
der Nähe dieser Präparate aufhalten müssen. Um diesem Mangel abzuhelfen, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, im Bedarfsfalle eine oder mehrere Neutronenquellen zu verwenden,
die mit heute schon käuflichen oder für diesen Zweck noch weiter zu entwickelnden
künstlichen Neutronenquellen arbeiten, die auf der Auslösung von D-D- bzw. D-T-
oder
anderen geeigneten kernphysikalischen Reaktionen, wie (p,n)-,
(d,n)-, (y,n)-Reaktionen, basieren. Diese Reaktionen sollen dabei in Vorrichtungen,
beispielsweise in Beschleunigerröhren, stattfinden, die ja nach Bedarf ein- und
ausgeschaltet werden können. Der damit erzielte Fortschritt besteht vor allem darin,
daß man nunmehr die Möglichkeit hat, während der eigentlichen Meßzeit sehr starke
Neutronenintensitäten zur Erhöhung der Meßgenauigkeit zu verwenden, weil die Zeiten
der Strahlenbelastung insbesondere für Menschen, die sich notwendigerweise in der
Nähe der Tanks aufhalten müssen, außerordentlich stark reduziert werden. Außerdem
aber kann während der Füllzeiten der Tanks, in denen die Füllmengenmessung im allgemeinen
auf andere Weise erfolgen kann, die Neutronenquelle ganz abgeschaltet werden.As long as this source is in its conventional form as a radium-beryllium source
or used as a polonium-beryllium source, it brings the difficulty
with it that the neutron radiation cannot be switched off. Even those through radiation
emitters that can be generated in reactors in connection with beryllium (e.g. antimony-beryllium source)
have the same properties. That has z. B. the disadvantage that all persons
who are responsible for filling the tanks to be monitored, depending on the
Exposure to various levels of radiation exposure when they are in
in the vicinity of these preparations. In order to remedy this deficiency, according to the invention
suggested to use one or more neutron sources if necessary,
those that are already available for sale or that need to be further developed for this purpose
artificial neutron sources, which are based on the triggering of D-D or D-T-
or
other suitable nuclear physical reactions, such as (p, n) -,
(d, n), (y, n) reactions. These reactions should be carried out in devices
for example in accelerator tubes, which can be switched on and off as required
can be switched off. The progress made in this way consists primarily in:
that one now has the possibility of very strong ones during the actual measuring time
To use neutron intensities to increase the measurement accuracy, because the times
radiation exposure especially for people who are necessarily in the
Must stay close to the tanks, can be reduced extremely. aside from that
but can during the filling times of the tanks, in which the filling quantity measurement in general
can be done in another way, the neutron source can be switched off completely.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine solche
Neutronenquelle sich dann von allein ausschaltet, wenn sie durch Beeinflussungen
von außen beschädigt wird, z. B. im Falle einer Explosion oder eines Flugzeugabsturzes.
Das Beschleunigungsrohr wird bei solchen Belastungen im allgemeinen zerstört sein
und keine Neutronen liefern und damit keine gefährliche Strahlung erzeugen. Das
ist bei Verwendung einer Radium-Beryllium-Quelle oder einer Polonium-Beryllium-Quelle
nicht unbedingt gegeben und kann unter Umständen eine erhebliche Behinderung in
den Einsatzmöglichkeiten mit sich bringen. Darüber hinaus soll dafür gesorgt werden,
daß sich die Neutronenquelle automatisch abschaltet, sowie sie sich von ihrem Platz
löst oder irgendwie entfernt wird. Die automatische Abschaltung der
Neutronenquelle
kann mit bekannten Methoden der Regeltechnik erreicht werden. Another advantage of this method is that such
Neutron source then switches itself off if it is influenced by it
is damaged from the outside, e.g. B. in the event of an explosion or a plane crash.
The acceleration tube will generally be destroyed under such loads
and do not deliver neutrons and thus do not generate any dangerous radiation. That
is when using a radium beryllium source or a polonium beryllium source
not necessarily given and can possibly be a significant disability in
the possible uses. In addition, it should be ensured that
that the neutron source switches itself off automatically as soon as it moves out of place
dissolves or is removed somehow. The automatic shutdown of the
Neutron source
can be achieved with known methods of control engineering.