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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und t
: Überwachen der Radioaktivität von Gewässern mit einem in das Wasser eintauchbaren
dichten Gehäuse, in dem ein Strahlungsdetektor, der elektrische Impulse mit einer
von der Größe der gemessenen Radioaktivität abhängigen Impulsrate liefert, weiterhin
ein Vorverstärker für diese Impulse, ein Impulsformer und eine Spannungsquelle für
diese elektrischen Einheiten angeordnet sind.
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Es ist bekannt, die von radioaktiven Stoffen in Gewässern ausgesandte
Strahlung mit Hilfe von Geiger-Müller-Zählern oder von an Fotovervielfachröhren
angeschlossenen Szintillatoren zu messen und die von diesen Einrichtungen gelieferten
Impulse elektromechanisch zu speichern. Derartige Geräte weisen jedoch verschiedene
Mängel auf; die Zähler oder die Szintillationsdetektoren sind im allgemeinen zusammen
mit einem Vorverstärker, einem Impulsformer und einer Spannungsquelle für diese
elektrischen Einheiten in einer in das Gewässer eingetauchten Sonde untergebracht
und mit der Speichervorrichtung durch ein Kabel großer Länge verbunden. Der Speicher
ist an Land oder an Bord eines Schiffes angeordnet, so daß man im ersteren Fall
nur Messungen in der Nähe der Küste durchführen kann, während man im zweiten Fall
zur Durchführung genauer Messungen eine Vielzahl von Booten benötigt. In beiden
Fällen gehen ferner durch die Korrosion und die mechanischen Spannungen, denen das
Verbindungskabel unterliegt, zahlreiche Sonden in den Gewässern durch Verschleiß
oder Bruch der Kabel verloren.
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Weiter ist es bei nicht auf den Einsatz in Gewässern zugeschnittenen
Einrichtungen bekannt, Radioaktivitäts-Meßwerte drahtlos zu übertragen bzw. die
Meßergebnisse erst zu speichern und anschließend über einen Sender fernzuübertragen.
Hierbei müssen sämtliche Meßergebnisse durch den Sender übertragen werden, so daß
dieser erhebliche Zeit in Betrieb sein muß.
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Schließlich ist eine Radioaktivitäts-MeßwerteSpeichereinrichtung,
insbesondere für Reaktoren, bekannt, bei der die im Magnetspeicher gespeicherten
Impulse, wenn die vom Zähler registrierte Zahl von Impulsen einen vorbestimmten
Schwellenwert überschreitet, auf einen Alarmdrucker gegeben werden, wobei gleichzeitig
ein akustischer Alarm ausgelöst wird. Zur Fernübertragung von Meßwerten der Radio
aktivitäten von Gewässern ist diese Einrichtung nicht geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu weiterzuentwickeln, daß sie unter Vermeidung der genannten Nachteile
und ohne Verbindungskabel eine Messung und Fernüberwachung der Radioaktivität von
Gewässern in möglichst wirtschaftlicher Weise ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse der eingangs
genannten Vorrichtung erfindungsgemäß außerdem eine die Impulse während einer vorgegebenen
Zählzeit speichernde Zähleinrichtung, ein Magnetbandspeicher zur Speicherung der
Zahl der in der Zähleinrichtung gespeicherten Impulse, ein Programmgeber, der nach
einem vorgegebenen Zeitprogramm die Übertragung der in der Zähleinrichtung gespeicherten
Impulsinformation auf den Magnetbandspeicher auslöst, eine Niederspannungsquelle
zur Versorgung des Magnetbandspeichers, ein mit dem Magnetbandspeicher verbundener
Sender
und schließlich eine Alarmeinrichtung angeordnet sind, wobei die Alarmeinrichtung
derart ausgebildet und geschaltet ist, daß sie den Sender immer dann in Betrieb
setzt, wenn die Zahl der von der Zähleinrichtung während einer bestimmten Zähldauer
registrierten Impulse einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Dadurch, daß der Sender nur im Fall des Überschreitens des vorbestimmten
Schwellenwertes in Betrieb gesetzt wird, ergibt sich ein weit geringerer Aufwand
gegenüber den Einrichtungen, bei denen sämtliche Meßergebnisse übertragen werden.
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Der Detektor wird beispielsweise durch eine mit einem Szintillator
verbundene Fotovervielfacherröhre oder durch eine Geiger-Müller-Röhre bzw. einer
Gruppe dieser Röhren gebildet.
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Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung zeigt einen axialen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Das in der Zeichnung dargestellte Gehäuse 1 weist einen oberen Teil
2 und einen unteren Teil 3 auf.
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Letzterer setzt sich im wesentlichen aus einem zylindrischen Körper
4 und einem Ansatz 5 zusammen, die über zwei durch Schrauben 8 miteinander vereinigte
Flansche 6 und 7 miteinander verbunden sind, wobei der Flansch 6 an den zylindrischen
Körper 4 und der Flansch 7 an den Ansatz 5 angeschweißt ist. Die Abdichtung an der
Verbindungsstelle wird durch eine Ringdichtung 9 gewährleistet.
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Der Ansatz 5 schützt einen Detektor, der für die Messung der Gamma-Strahlung
durch eine mit einem Szintillator 11 verbundene Fotovervielfacherröhre 10 oder zur
Messung der Beta-Strahlung durch eine Geiger-Müller-Röhre bzw. -Röhrengruppe gebildet
wird.
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Die Fotovervielfacherröhre 10 ist zwischen zwei Gummiringen 12 und
13 angeordnet, von denen sich der Ring 13 auf einem inneren Absatz 14 des Ansatzes
5 und der Ring 12 an einem in den Flansch 7 eingeschraubten Halterungsring 15 abstützt.
In dem zylindrischen Körper 4 werden durch Bolzen 19, die sich auf dem Flansch 6
abstützen, drei Platten 16, 17 und 18 gehalten. Auf der Platte 16 ist ein Vorverstärker
20 und eine Hochspannungsquelle 21 angeordnet, die mit Transistoren bestückt sind.
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Diese Hochspannungsquelle wird von einer Niederspannungsquelle 40
gespeist. Die Hochspannungsquelle 21 besitzt beim dargestellten Ausführungsbeispiel
Ringform und umschließt somit eine zylindrische Ausnehmung, in der der Vorverstärker
20 angeordnet ist. Auf der Platte 17 ist ein Zähler 22 angeordnet, mit dem ein Programmgeber
23 verbunden ist. Beide Schaltungsgruppen sind gleichfalls mit Transistoren ausgerüstet.
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Der obere Teil 2 des Gehäuses 1 besteht aus einem zylindrischen Körper
24, der den gleichen Durchmesser wie der zylindrische Körper 4 des unteren Gehäuseteiles
aufweist. Die Enden dieses zylindrischen Körpers 24 sind einerseits mit einem Deckel
25 und andererseits mit einem Flansch 26 verschweißt. Letzterer ist durch Schrauben
27 mit einem Flansch 28 verbunden, der an den zylindrischen Körper 4 angeschweißt
ist. Eine Ringdichtung 29 gewährleistet die Abdichtung an der Verbindungsstelle
zwischen dem oberen Teil 2 und dem unteren Teil 3 des Gehäuses.
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Auf dem Flansch 28 stützt sich eine Platte 30 ab,
die
einen Magnetbandspeicher 31 trägt, von dem in der Zeichnung aus Gründen der Deutlichkeit
nur einzelne Elemente veranschaulicht sind, nämlich ein Speicherkopf 32, eine Vorratsspule
33 und eine Aufnahmespule 34, auf der ein Magnetband 35 abgewikkelt wird, das von
einem Synchronmotor 36 über eine Mitnehmerrolle 37 angetrieben wird. Am Dekkel 25
ist ferner mittels Bolzen 39 eine Platte 38 befestigt, die einerseits die Niederspannungsquelle
40 (beispielsweise einen Akkumulator) und andererseits einen Sender 41 trägt, mit
dem eine Alarmeinrichtung 42 verbunden ist. Ein durch eine Koaxialdurchführung 44
hindurchgeführter Draht 43 ist mit einer Antenne 45 verbunden, die auf einer Boje
46 angeordnet ist. Ein Mikroschalter 47 ist an der inneren Seite des Deckels 25
und ein ihm zugeordneter Betätigungsknopf 48 auf der Außenseite vorgesehen. An der
Oberseite des Deckels 25 ist schließlich noch ein Ring 49 befestigt, der ein Anheben
des gesamten Gehäuses ermöglicht.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Im Augenblick des Eintauchens dieser Vorrichtung drückt man auf den Betätigungsknopf
48, der die Niederspannungsquelle 40 über den Mikroschalter 47 mit der Hochspannungsquelle
21 verbindet, die die Fotovervielfacherröhre 10, den Vorverstärker 20 und den Zähler
22 speist. Die Niederspannungsquelle 40 versorgt ihrerseits den Magnetbandspeicher
31 und den Sender 41. Die Vorrichtung ist damit betriebsbereit.
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Eine bestimmte Anzahl von Bleiringen werden auf den oberen Teil 2
des Gehäuses 1 aufgesetzt, damit die Vorrichtung die gewünschte Tiefe erreicht.
Am Ring 49 wird ein Kabel befestigt, das mit einer Boje verbunden ist, die die Lage
der Vorrichtung anzeigt.
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Sobald sich die Vorrichtung in einem radioaktiven Bereich des Gewässers
befindet, liefert die Fotovervielfacherröhre 10 elektrische Impulse, deren Zahl
ein Maß für die Radioaktivität ist. Zur Messung der Beta-Strahlung kann die Vorrichtung
statt des Szintillationsdetektors mit einer Gruppe von Geiger-Müller-Röhren ausgerüstet
sein.
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In allen Fällen werden die Impulse nach Durchlaufen des Vorverstärkers
20 geformt und dann während einer einstellbaren Zählperiode von 5 bis 20 Minuten
im Zähler 22 gespeichert. Nach dieser Speicherung werden die Informationen auf das
Magnetband 35 des Magnetbandspeichers 31 übertragen. Diese Übertragung dauert etwa
2 bis 4 Sekunden. Die Ein-und Ausschaltung des Magnetbandspeichers 31 erfolgt durch
den Programmgeber 23. Sobald die Zahl der Impulse einen vorgegebenen Schwellenwert
übersteigt, verbindet die Alarmeinrichtung 42 den Magnetbandspeicher 31 mit dem
Sender 41, der dann bis zum erneuten Absinken der Radioaktivität die nach jedem
Speichervorgang zur Verfügung stehenden Zählwerte überträgt.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel findet ein Ultraschallsender
Verwendung.
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Der Sender kann im übrigen auch dazu benutzt werden, Peilsignale
zur Standortbestimmung auszusenden, was das Wiedereinholen der Vorrichtung erleichtert.
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Zur Auswertung des Magnetbandes kann eine verzögert wirkende Lese
anordnung Verwendung finden.
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Das Magnetband wird hierbei im Augenblick der Speicherung beschleunigt
abgespult, was eine weitere
Konzentration der Meßergebnisse und demgemäß einen äußerst
raschen Lesevorgang ermöglicht.
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Die Wiederaufladung des die Niederspannungsquelle 40 bildenden Akkumulators
kann mit Hilfe einer Sonnenbatterie erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt zahlreiche Vorteile. Sie
ermöglicht die eingehende Untersuchung eines Gewässergebietes. Die Verteilung der
Ströme ist tatsächlich oft so, daß an gewissen Punkten die Radioaktivität praktisch
Null ist, während sie an anderen, oft unmittelbar benachbarten Stellen erhebliche
Werte besitzt. Bei derartigen Untersuchungen muß man daher Messungen an nahe benachbarten
Stellen durchführen und auf diese Weise abschnittsweise das ganze Gebiet analysieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für Messungen dieser
Art vor allem wegen ihrer leichten Handhabung und ihrer absoluten Betriebsunabhängigkeit,
die sich aus dem Fehlen jeglicher Zuführungskabel ergibt. Ist die hydrologische
Untersuchung eines Gebietes einmal beendet, so kann man die Vorrichtung dauernd
an einer von den Stellen anordnen, an denen mit maximaler Radioaktivität gerechnet
werden muß. Auf diese Weise stellt die Vorrichtung dann eine Überwachungseinrichtung
dar, wobei der Sender automatisch Alarm auslöst, wenn ein vorgegebener Schwellenwert
der Radioaktivität überschritten wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft
für die Überwachung von Häfen Verwendung finden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht die Feststellung
von Beta-Strahlung bis zu einer Tiefe von 7 m bzw. von Gamma-Strahlung bis zu einer
Tiefe von einigen zehn Metern, wobei Nachweisempfindlichkeiten von 1 10-6 bzw. 8-10-7
Curie/m erreicht werden.