DE2005385A1

DE2005385A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Radio aktivitatsbestimmung von großmengigen Pro ben

Info

Publication number: DE2005385A1
Application number: DE19702005385
Authority: DE
Inventors: James Leo Denver Willough by Otis Huntington Boulder Col Lawless (V St A )
Original assignee: United States Atomic Energy Commis sion, Germantown, Md (V St A)
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1970-02-06
Publication date: 1971-01-21
Also published as: SE360473B; FR2033895A5; US3597596A; JPS5020866B1; BE745122A; GB1289463A

Description

DIPL.-INQ. H. SCHIFFER Patentanwalt 05,02.70

75 KarlsTühe/Baden ( 104_f6 2 ) L/Br

2Ö05385

United States Atomic Energy Commission, Germantown, *

Maryland

Verfahren und Vorrichtung zur Eadioakti*» yitätsbestimmung von großmengigen Proben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Bestimmung des Umfanges von radioaktivem Material in einer großmengigen Probe, "

Die Ermittlung und Wiedergewinnung wertvolle radioaktiver Isotope oder radioaktiven Materials aus verun— reinigtejn Abfall vor dessen Beseitigung ist ein mit dem steten Anwachsen der Kernifidüstrie immer dringender unjd umfangreioher werdende^ Problem* Die radio-· aktive Substanzen enthaltenden Materialien fallen bei der K6rnindtiötrie auf mannigfaohe Weise an. Beispielsweise wird bj?9nnbarefl Material verbrannt, wobei radio-

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aktive Asche oder nicht brennbare Rücksteine wie Steine oder Schlacke auf Silikatbasis anfallen. Diese Rückstände und andere radioaktive Abfälle können ausgelaugt, gewaschen oder anderen Behandlungen unterzogen werden, um darin enthaltene radioaktive Isotope wiederzugewinnen, wenn die Rückstände oder Abfälle eine für eine wirtschaftlich vertretbare Wiedergewinnung genügende Menge radioaktiven Materials enthält. Darüber hinaus werden verhältnismäßig große Mengen radioaktive Elemente enthaltenden Materials in der Kernindustrie zu verschiedenen Zwecken verarbeitet, weshalb es wünschenswert ist, die radioaktive Intensität dieses Materials oder den Umfang der in ihm enthaltenen radioaktiven Elemente zu verschiedenen Zeiten während der Verarbeitung zu ermitteln. Die bekannten und üblichen Strahlungsmeßgeräte lassen sich jedoch nur für örtlich bzw. räumlich begrenzte Messungen einsetzen, was dann ausreichend ist, wenn verhältnismäßig geringe Materialmengen zu untersuchen sind. Geht es jedoch um die Untersuchung sehr großer Stoffmengen, so entziehen sich bei deren probeweiser Untersuchung Einschlüsse oder Taschen hoher Radioaktivität der Ermittlung und es wird durch die große Masse und unterschiedliche Dichtttag des Materials die außerhalb wirksame radioaktive Strahlung vermindert, wodurch Meßfehler und Irrtümer über die tatsächlich vorhandene Anzahl radioaktiver Elemente verursacht sind« Dagegen ist eine gründliche Untersuchung mit den herkömmlichen Mitteln und unter Entnahme zahlreicher Stichproben außerordentlich weitschweifig sowie zeitraubend und es führt dazu, daß das Bedienungsperonal in unnötiger und nicht mehr zu vertretender Weise radioaktiven Strahlen und damit der Gefahr radioaktiver Verseuchung ausgesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und

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eine Vorrichtung anzugehen, womit es möglich ist, schnell und genau die Radioaktivität und damit die Menge vorhandener radioaktiver Substanzen von großen Materialmengenoder Proben zu ermitteln*- Dabei soll dafür Sorge getragen sein, daß der Einfluß^^&ersOhared-— licher Dichte oder Packung -innerhalb des Materials oder der Probe ausgeschaltet wird.

Diese Aufgabe wird nach dem erfiiidungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Probe gegenüber einem Gerat zur Radioaktivitätsmessung gleichzeitig gedreht und translatorisch bewegt wird, daß dabei ein erster charakteristischer Wert für die Radioaktivität der Probe gemessen und ausgezählt wird, daß ein Strahlenbündel bestimmter radioaktiver Intensität durch die- Probe geschickt wird, wobei die Probe gleichzei— "tig .,gegenüber dem Gerät zur Radioaktivitätsmessung gedreht und translatorisch bewegt wird, daß zur Ermittlung eines zweiten "Wertes die mittels des Strahlenbündels durch die Probe geschickte Radioaktivität gemessen und gezählt wird, daß die Umgebungsstrahlung gemessen und ausgezählt wird und daß der erste Meßwert durch die sich aus dem zweiten Meßwert ergebende Absorbtion der radioaktiven Strahlung des Bündels durch die Probe und den aus der Umgebungsstrahlung rührenden Meßwert derart ausgeglichen wird, daß die in der Probe enthaltene Menge radioaktiven Materials ermittelt wird«

Die Durchführung dieses Verfahrens geschieht für eine in einem Behälter befindliche Probe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, bei der radial zu dem Behälter mindestens ein Gerät zur Messung einer bestimmten radioaktiven Strahlung der Probe angeordnet ist, bei der ferner der Behälter gegenüber der Meßvorrichtung' drehbar sowie Meßvorrichtung oder Behälter in Richtung

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der Behälteraohse gegeneinander translatorisoh beweg« "bar sind und bei der Dichteunterschiede innerhalb der Probe mittels mindestens eines durch die Probe geschickten Strahlenbündels bestimmter radioaktiver Intensität meßbar und ausgleichbar sind« Dabei kann der Behälter mittels radial aus ihm ragender Bolzen in mindestens einer außerhalb schraubengangförmig um ihn verlaufenden Nut um seine Achse drehbar gelagert sein, und es kann die Nut entlang der Innenwand eines Einsatzes mit i&ner zylindrischen Bohrung verlaufen. Der Antrieb des Behälters in Drehrichtung kann durch einen Motor erfolgen und es kann die Drehgeschwindigkeit des Behälters beispielsweise durch ein zwischengeschaltetes, stufenlos verstellbares Getriebe und die Anzahl der Behälterumdrehungen veränderbar sein, welch letzteres sich beispielsweise dadurch erreichen läßt, daß Schalter zur Drehrichtungsänderung des Motors gegenüber einem mit dem Behälterantrieb gekoppelten, hin- und herbewegbaren Betätigungselement verstellbar sind. Dabei können zumindst ein Schalter und das Stellglied für das Getriebe zur gemeinsamen Verstellung mit einer Handhabe gekoppelt sein. Auf diese Weise kann nach der Erfindung dem Behälter eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen in einer Drehrichtung und die gleiche Anzahl von Umdrehungen in der entgegengesetzten Drehrichtung erteilt werden.

Außerdem kann zwischen Antrieb und Behälter eine vom Antrieb mitgenommene, den Behälter umfassende Hülse angeordnet sein und es kann die Hülse achsparallele Schlitze aufweisen, durch die sich die Bolzen erstrecken.

Das Gerät zur Messung der Radioaktivität weist zweckmäßig einen Radioaktivitätsfühler auf, der mit einem Impulsdiskriminator und einem Zählkreis in Verbindung

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steht» "·

Schließlich kann das Strahlenbündel von einer Quellest aminen, die radial zum Behälter angeordnet ist und mit dem Gerät zur Radioaktivitätsmessung fluchtet*

Durch die Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen, großmengige Proben innerhalb sehr kurzer Zeit zu untersuchen^ und dabei den Einfluß unterschiedlicher ". ■ Dichte sowie Inhomogenität des Probenmaterials auszuschalten· Letzteres geschieht zweckmäßig durch Anwendung folgender Bestimmungsgleichungi

Dabei bedeuten G die radioaktive Intensität des Strahlenbündels, CU die TJmgebungsstrahlung, CL- den ersten Meßwert und Gp den zweiten Meßwert,

Weitere Merkmale, Vorzüge und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung* In der Zeichnung zeigt:

1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht der gewarnten Meßvorriohtungj

Fig. 2 einen vergrößerten Auesohnitt aus Mg, 1-in Schnittdarstellung j

lig, 3 eine perspektiviso&e Ansicht der Antriebs-J einriohtung aus Fig. tj

Fig, 4 eine scheraatisohe parstellung des Schalt- ; planes der Antrieb'seinrichtung und

FIg, 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Meßvorrichtung.

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Gemäß Fig, 1 weist die Meßvorriohtung einen feststehenden Einsatz 10 auf, dessen zylindrische Bohrung 13 mit einer schraubengangförmig verlaufenden Nut 12 versehen ist. Anstatt der Nut 12 kann auch eine radial in den Einsatz ragende Lippe oder Leiste mit dem gleichen sohraubengangförmigen Verlauf vorgesehen sein. Die Steigung der Nut 12 richtet sich in Verbindung mit der nachfolgend noch beschriebenen Antriebsvorrichtung nach der gewünschten Meßgeschwindigkeit sowie nach der angestrebten Meßgenauigkeit, Eine brauchbare Steigung beträgt etwa 2,5 cm pro Umlauf,

Die Tiefe und Breite der Nut 12 hängt von der ihr zufallenden Aufgabe als Träger für die Proben und einem im wesentlichen büchsenförmigen Behälter 14 zur Aufnahme der Proben ab. Der Behälter 14- kann die Proben unmittelbar ader unter Vermittlung eines nicht dargestellten, gesonderten Behälters oder Beutels aufnehmen, in dem radioaktives Probenmaterial üblicherweise gehandhabt wird. Der gesonderte Behälter oder Beutel besteht zweckmäßig aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyäthylen, oder aus einem starren oder halbstarren Metall, wie beispielsweise Stahl. Der Behälter 14 wird durch die Nut 12 über zwei oder mehr sich durch seine Wand radial nach außen erstreckende und in die Nut 12 eingreifende Bolzen 18 getragen, wie dies Fig. 2 in vergrößerter Darstellung zeigt. Die Bolzen 18 können dabei durch je einen Überwurf 20 lösbar mit dem Behälter 14 verbunden sein.

Die Drehbewegung des Behälters 14 entlang der Nut 12 und damit seine translator!sehe Bewegung in Axialrioh— tung des Einsatzes 10 erfolgt duroh das Zusammenwirken der Bolzen 18 mit Schlitzen 22, die achsparallel in einer zwisohen Behälter 14 und Einsatz 10 befindlichen Hülse 24 angeordnet sind. Damit die Bolzen 18

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sich möglichst reibungsfrei bewegen können, sind zwischen ihnen und den Schlitzen 22 Wälzlager 26 vorgesehen; ebensolche Wälzlager können zwischen den Bolzen 18 und der Nut 12 vorgesehen sein«, Um den Behäl- · ter 14 in aufrechter Stellung zu haltenj können einmal mehr als zwei Bolzen 18 und zum anderen ein Stützring 30 vorgesehen sein, der an geeigneter Stelle um den Behälter 14 gelegt ist und dessen Außendurchmesser nur wenig kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 24 ist. In manchen Fällen kann es jedoch er-, wünscht sein, von der Verwendung eines Stützringes und damit einer Berührung zwischen Behälter 14 und d

Hülse 24 abzusehen, da sich damit eine Reibungsverminderung und folglich eine Herabsetzung des der Behälterbewegung entgegenstehenden Widerstandes erreichen läßt« - - _s

Der Einsatz 10, die Hülse 24 und der Behälter 14 bestehen vorzugsweise aus einem für radioaktive Strahlung gut durchlässigen ^Material, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Nylon=*' oder Polytetrafluoräthylen, wobei die anzustrebende Strahlungsdurchlässigkeit von der Empfindlichkeit des Geräts zur Radioaktivitätsmessung abhängig ist* Verhältnismäßig undurchlässige und festere Materialien, wie Aluminium oder Magnesium, · f lassen sich jedoch in Fällen hochradioaktiver Proben verwenden, seitdem die durch das Probenmaterial selbst stattfindende Absorbtion entsprechend der nachfolgenden Beschreibung als Unsicherheitsfaktor ausschaltbar ist.

Die Hülse 24 wird durch einen üblichen Gleich- oder Wechselstrommotor 32 und ein zwischengeschalt.etes, vorzugsweise stufenlos verstellbares Getriebe 34 in Drehung versetzt. Dabei ist ^Jdie Hülse 24 über Wellen und 38 und eine Kupplung 40 mit- dem Getriebe 34 ver-

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bunden#

Wie noch näher ausgeführt werden wir d, ist es grundsätzlich anzustreben, daß alle großmengigen Proben innerhalb der gleichen Meßzeit - beispielsweise 100 Sekunden - untersucht werden» Ändert sich der mengenmäßige Umfang der Proben, so muß der in Axialrichtung vom Behälter 14 zurückzulegende Weg entsprechend verlängert oder verkürzt werden, um die Probe vollständig zu erfassen, andererseits aber ungefüllte Teile des Behälters 14 außer Acht zu lassen. Um nun die Meßzeit auf einem konstanten Wert zu halten, ist es also erforderlich, die Drehgeschwindigkeit des Behälters 14 entsprechend einzustellen» Außerdem kann · es erwünscht sein, die Probe sowohl bei der einen als auch bei der anderen Drehrichtung des Behälters durchzumessen, um einen Mittelwert zu erhaltene So kann beispielsweise die gesamte Meßzeit zerfallen in einen Abschnitt, währenddessen der Behälter 14 sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehend innerhalb des Einsatzes 10 aufwärts bewegt, und einen zweiten Abschnitt, währenddessen er sich im Uhrzeigersinn drehend wieder abwärts bewegte

Eine derartige Meßweise kann selbsttätig durch Einsatz geeigneter elektrischer oder elektromechanischer Kontroll- und Zähleinrichtungen 42 und 44 in Verbindung mit dem Motor 32 und der Kraftübertragung auf den Behälter 14 erreicht werden. Die Drehrichtungsumkehr kann erreicht werden durch entsprechende Drehrichtungsumkehr des Motors 32 oder des Getriebes 34·

Die Kontroll- und Zähleinrichtung 42 kann so ausgewählt sein, daß sie gleichzeitig oder zumindest proportional die Übersetzung des Getriebes 34 und die Zählgrenze des Zählkreises 44 einstellt, wobei der

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Zählkreis 44 die Anzahl der Umdrehungen der Hülse durch übliche mechanische, optische oder elektrische Mittel aufnehmen kann« Hat der Zählkreis 44 eine durch die Eontrolleinrichtung 42 vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen der Hülse 24 in einer Drehrichtung festgestellt, so kann er durch Übermittlung eines geeigneten Signals die Drehrichtung umkehren und gleichzeitig mit dem Zählen'von vorne beginnen. Ist dann wieder die vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen erreicht, so kann durch die Zähleinrichtung 44 die Abschaltung des Motors 32 erfolgen. Weitere Meßreihen zur Ermittlung der Ergebnisse lassen sich dadurch erreichen, daß die Zähleinrichtung 44 automatisch den vorgeschriebenen Zyklus ein- oder mehrmals wiederholt.

Eine geeignete automatisch arbeitende Kontrolleinrichtung der vorbeschriebenen Art ist vereinfacht in Fig. 3 dargestellt und dort auf einem !Tisch 50 angebracht. Dazu ist eine Zahnstange 52 in als Anschläge dienenden, C—förmigen Stücken 54 und 56 geführt und dur ch ein Ritzel 58 angetrieben. Dementsprechend bewegt sioh die Zahnstange 52 entsprechend der unterschiedlichen Drehrichtung der Hülse 24 hin und her_e

Parallel "zur Zahnstange 52 ist eine weitere Zahn— stange60 in einer Führung 62 des Tisches 50 bewegbar, wobei ihr eine Bewegung über eine von Hand zu betätigende Kurbel 66 und ein Ritzel 64 erteilbar ist. An ihrem rechten Ende trägt die Zahnstange 60 einen üblichen elektrischen Schalter, beispielsweise einen Mikroschalter 68, der normalerweise offen ist. Von der Zahnstange 52 geht eine Nase 70 derart aus, daß sie den Mikrosohalter 68 betätigen und seine Kontakte sohließen kann, wenn sie ihn nach entsprechender Bewegung der Zahnstange 52 erreicht. Durch Verwendung einer geeigneten Schaltung und eines entsprechenden

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Motors läßt sich die gewünschte Arbeitsweise erreichen, ζ,Β« dadurch, daß der Mikroschalter 68 in Serie mit einem federbelasteten, selbsterregenden Umpolrelais geschaltet ist, wie dies aus Fig, 4 hervorgeht. Dabei arbeitet die Kontrolleinrichtung vorzugsweise so, daß die Halt- und Startpunkte wiederholter Probendurchläufe immer die gleichen sind.

Wenn die Ease 70 den Mikroschalter 68 erreicht, wird er kurzzeitig geschlossen, wodurch das selbsterregende Relais 74 geschlossen und das Relais 72 ge~ schaltet wird. Infolgedessen kehrt sich die Drehrichtung des Motors 32 um, und die Zahnstange 52 bewegt sich in entgegengesetzter Richtung, wobei der Mikroschalter 68 freigelassen und geöffnet wird, während die Relais 72 und 74 in der genannten Schaltstellung verbleiben. Auf diese Weise bestimmen die Übersetzung zwischen Zahnstange 52 und Ritzel 58 einerseits und die Lage des Mikroschalters andererseits die Umdrehungszahl für die Hülse 24 und damit auch den in Axialriohtung vom Behälter 14 zurücklegbaren Weg, Am anderen Ende des Weges, den die Nase 70 durchläuft, befindet sich ein normalerweise geschlossener Mikroschalter 76, der beispielsweise an der Führung 56 befestigt ist» Dieser Mikroschalter kann in Reihe mit der Stromzufuhr geschaltet werden, beispielsweise einer Gleichstromquelle 78, sowie dem Relais 72 zur Umkehr der Motordrehrichtung und dem Motor 32. Wenn die Nase 70 gegen den Mikroschalter 76 stößt, werden dessen Kontakte geöffnet, woduroh die Strumzufuhr zum Motor 32 und den Relais 72 und 74 unterbrochen wird. Infolgedessen kehren die Relais 72 und 74 in ihre normale Schaltstellung zurück. Für den Fall, daß ein anderer Testzyklus eingesdchaltet werden soll, ist ein normalerweise offener Schalter 80 kurzzeitig zu BOhließen, woduroh der Schalter 76 überbrückt wird

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und der Motor 32 die Hase 70 der Zahns tange 52 aus ihrer Berührung ■ mit dem Schalter 76 fortbewegen' kann,, Darauf verläuft dann der Meßvorgang wieder in der

vorstehend "beschriebenen Art«, ' ' ·

Es kann .dafür Sorge getragen sein, daß die Drehgeschwindigkeit der Hülse 24 entsprechend angepaßt wird, wenn der Axialweg des. Behälters 14 durch Verstellung des. Mikroschalters 68 geändert wird«, Dazu dient ein Hebel 82, über den sich in nicht dargestellter Weise die Übersetzungsstellung des Getriebes 34 ändern läßtο Die mit dem Mikr ölschalter 68 und der Zahnstan ge 60 ' i gleichzeitige Verstellung des Hebels 82 erfolgt durch eine mittels der Kurbel 66 drehbare Gewindespindel 84, die den Hebel 82 mittels eines Stellgliedes 86 in Form einer geschützen Platte betätigt. Auf diese weise lassen sieh einerseits der Axialweg und andererseits die Drehgeschwindigkeit des Behälters 14 derart gemeinsam verstellen, daß die für einen Testzyklus benötigte Zeit konstant bleibt. '

Es leuöhtet ein, daß.in den Fällen, in denen Proben immer gleichen Umfanges zu unterwuchen sind, derartige Verstellmöglichkeiten für die Drengeschwindig- g keit und den axialen Weg des Behälters 14 nicht erforderlich, sind. Vielmehr kann es wünsdhenswert sein, ein Antriebssystem zu verwenden, das lediglich in einer Drehrichtung arbeitet, wobei es zweckmäßig ist, die Hut so auszubilden, daß sie einen rechtsgängigen und einen linksgängigen Teil aufweist, deren Enden ineinander übergehen. Mit einer solchen doppelten Hut sind dann Testdurchläufe mit immer gleichbleibender'^::>~* Axialbewegung des Behälters 14 möglich«

Die Messung der Proben kann mit einem üblichen Gerät zur Messung radioaktiver Strahlung durchgeführt werden, *

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das auf eine "bestimmte Art radioaktiver Strahlen anspricht , Geeignet ist "beispielsweise ein .Szintillationszähler mit einem Szintillationskristall 90, beispielsweise ein mit !Thallium aktivierter UaJ-Kristall (NaJ(Tl)), einem Fotosekundärelektronenvervielfacher und einem Verstärker 92, Die von lOtosekundärelektronenvervielfacher und Verstärker 92 ausgegebenen Werte können dann einem üblichen Einkanalanalysiergerät 94 zugeführt werden, das auf die Intensität und Art der von der Probe abgegebenen radioaktiven Strahlung eingerichtet ist» liis ist zweckmäßig, wenn das Gerät zur Radioaktivitätsmessung zu Beginn des Meßvorganges in Höhe der oberen Grenze des in dem Behälter 14 enthaltenen Materials steht, damit die Probe in ihrer Gänze erfaßt wird. Um dies zu erreichen, kann entweder für eine entsprechende Ausrichtbarkeit des Gerätes zur Radioaktivitätsmessung oder für eine entsprechende Ausgangsposition des Behälters 14 - und eine dazu passende Einstellung des Mikroschalters 68 - gesorgt sein, so daß eine Anpassung an unterschiedliche Probenvolumina möglich ist. Das Einkanalanalysiergerät kann einen Hochimpulsbestimmer mit einem oder mehreren Diskriminatoren und einem Zählkreis enthalten.

Szintillationskristall 90, Fotosekundärelektronenver— vielfacher und Verstärker 92 sind von einem geeigne ten Strahlenschutz 96, beispielsweise aus Blei, umgeben, um einmal den Einfluß der Umgebungsstrahlung herabzusetzen und zum anderen die durch die Öffnung auf den Kristall 90 treffende radioaktive Strahlung der Probe auszurichten.

Es wurde gefunden, daß der Einfluß der Dichte und Verteilung des Probenmaterials, wodurch der Umfang der Absorbtion radioaktiver Strahlung bereits innerhalb der Probe bestimmt ist, exakt dadurch ausgegli-

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chen werden kann, daß man außerhalb des Behälters 14 und diametral: gegenüber dem Gerät zur Strahlungsmessung eine Strahlenquelle 100 mit "bekannter radioaktiver Emission anordnet» Diese Strahlungsquelle TOO enthält eine bestimmte Menge radioaktiven Materials, "beispielsweise Gamma-Strahlen aussendendes Material, wenn die Gamma-Strahlung der .Probe gemessen werden soll, und sie ist, wie dargestellt, mit einem Strahlenschutz umgeben. Die Strahlungsquelle 100 kann herausnehmbar sein oder mit einem entfernbaren Strahlensohutz versehen sein.

Gegenüber dem Gerät zur Radioaktivitätsmessung kann außerdem ein weiterer Strahlenschutz 102, beispielsweise aus Blei, angeordnet sein, um außerdem den Einfluß der Umgebungsstrahlung herabzusetzen« Der Einfluß von aus der Umgebung rührender Neutronenstrahlung kann außerdem dadurch erreicht werden, daß die gesamte Vorrichtung von einem Gehäuse 104 umgeben 'ist, das beispielsweise aus Polyäthylen besteht, und daß die obere Öffnung des Einsatzes 10 durch einen geeigneten, nicht dargestellten Deckel verschlossen wird»

Um die Probe herum können Geräte zur Neutronenstrah— lungsmessung'außerhalb des Einflußbereiches des Strahlensohutzes 102 angeordnet sein, damit man auf diese Weise nqoh weitere Informationen über das zu untersuchende Material erhält»

Die Handhabung der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung geschieh t in der Weise, daß der die Probe enthaltende Behälter 14 derart in den Einsatz 10 eingebracht wird, daß die Oberfläche der Probe in Höhe des Geräts zur Raaioaktivitätsmessung liegt. Dann wird die Kontrolleinrichtung auf eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen eingestellt, so daß der Behälter 14 den

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erforderlichen Axialweg zwischen Probenoberfläche und Behälterboden durchläuft, wobei die Drehgeschwindigkeit für den Behälter 14 gleichzeitig so eingerichtet wird, daß der gesamte Meßvorgang innerhalb einer vorbestimmten Zeit erfolgt. Ist dann der Behälter 14 dem Gerät zur Radioaktivitätsmessung für eine bekannte Zeitdauer ausgesetzt, so empfängt der FotosekundärelektroHenvervielfacher eine bestimmte Zahl von Impulsen, die er an das Einkanalanalysiergerät 94 weiterleitet, von wo sie einem üblichen Anzeige- oder Zählgerät zugehen. Ein erster Meßdurchlauf kann ohne

P Einsatz der Strahlungsquelle 100 dμrchgeführt und die dabei ermittelte Strahlungsmenge aufgezeichnet oder ausgezählt werden,, Danach kann ein zweiter Meßdurchlauf unter Einsatz der Strahlungsquelle 100 erfolgen und die dabei ermittelte Strahlungsmenge ebenfalls aufgezeichnet werden» Nimmt man dann noch einen Meßwert hinzu, der bei einem vorhergehenden Durchlauf ohne Probe und ohne Strahlungsquelle ermittelt wurde, so läßt sich der Meßwert aus dem ersten Durchlauf mit Probe unter Zuhilfenahme der übrigen Meßwerte derart korrigieren, daß sowohl der Einfluß der Strahlungsabsorbtion innerhalb der Probe als auch der Einfluß der

fc Umgebungsstrahlung eliminiert ist. Der so korrigierte Wert stellt unmittelbar die Gesamtzahl der interessierenden, in der Probe enthaltenen radioaktiven Elemente dar» Die Meßwertkorrektur kann unter Anwendung der folgenden Gleichung vorgenommen werden:

C a -

Darin bedeuten 0 die radioaktive Strahlungsintensität der Quelle 100, O^ die Intensität der Umgebungsstrahlung, G.. den Meßwert des ersten Meßdurohganges mit

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der Probe allein und Q₂ den Meßwert ders zweiten Meßdurchganges mit Probe und Strahlungsquelle 100«,

In der vorbeschriebenen Weise läßt sich verfahren, will man den Anteil an Uran-, Thorium-, Plutonium»-, Amerikum-, etc Radioelementen ermitteln, die einzeln oder zusammen mit anderen, nicht radioaktiven Materialien vermischt sind, wie Asche, Abfall etc.« Zur Überprüfung wurden bereits ausgemessene Proben in der Größenordnung von etwa 5 1 pro Probe nach dem vorstehend beschriebenen System analysiert, wobei sich herausstellte, daß mit Meßungenauigkeiten von höchstens . I 6 bis 10 io zu.rechnen ist. Außerdem wur de eine Probe hergestellt, indem 175 g Plutonium in Form von Plutoniumdioxid mit 75 χ 10" Anteilen an Amerikum und Spuren anderer Elemente gründlich gemischt wurden mit 2,705 ρ neutralem Material,, Eine Messung dieser Probe und Korrektur der Meßwerte mit₍ Hilfe der vorstehend angegebene η Gleichung ergab, daß die Probe ungefähr 160 ρ Plutonium "enthalte

Besonders große Probemengen, die beispielsweise in üblichen 250-1—Behältern enthalten sind, lassen sich unter Zuhilfenahme einer vereinfachten Vorrichtung durchmessen, wie sie in Pig« 5 dargestellt, ist« Da- . | nach ist der Behälter 110 in geeigneter Weise auf einem drehbaren und durch einen Motor 114 antreibbaren Tisch befestigt« Mindestens ein Gerat 116 zur Radioaktivität smessung und mindestens eine Strahlungsquelle 118 sind durch Gewindespindeln 120 und 122 aus Blei parallel zur Behälterachse bewegbar, wobei die Spindeln 120 und 122 durch den Motor 114 mittels bei- -spielsweise eines Keilriemens 1-24 in Drehung versetzt werden. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß auch hier selbsttätig die Absorbtions- ■ wirkung eliminiert wird, die die Wand des Behälters

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ausübt«,

Die vorgeschriebenen Vorrichtungen gestatten es, den Gehalt an radioaktiven Elementen von außerordentlich großen Probenmengen schneller zu ermitteln, als dies bisher mit der Durchmessung von kleinen Auszügen aus großen Materialmengen möglich war. Außerdem sind Irrtümer und Einflüsse ausgeschaltet, die ihre Ursache in Dichte- bzw, Packungsunterschieden des Probenmaterials haben« Dadurch eignet sich die beschriebene Vorrichtung besonders zum Einsatz an Lagerplätzen für Atommüll, wo große Mengen an Asche oder nicht brennbarem Material daraufhin untersucht werden müssen, ob sich eine Rückgewinnung radioaktiver Isotope lohnt oder nicht. Außerdem hilft die Vorrichtung im einzelnen bei der Auswahl der Verfahrensweise, wie das Abfallmaterial sicher gelagert werden kann_e

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Claims

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Pat ent ansprüehe

1 J Verfahren zur Bestimmung des Umfang es von radioaktivem Material in einer großmengigen Probe, dadurch gekennzeichnet,

daß die Probe gegenüber einem Gerät zur Radioaktivitätsmessung gleichzeitig gedreht und translatorisch bewegt wird, daß dabei ein erster charakteristischer Wert für die Radioaktivität der Probe gemessen und ausgezählt wird, daß ein Strahlenbündel bestimmter radioaktiver Intensität durch die Probe geschicktwird, wobei die Probe gleichzeitig gegenüber dem .Gerät zur Radioaktivitätsmessung gedreht und tränslätorisch bewegt wird, daß zur Ermittlung eines zweiten Wertes die mittels des Strahlenbündels durch die Probe geschickte Radioaktivität gemessen und gezählt' wird, daß die Umgebungsstrahlung gemessen und ausgezählt wird und daß der erste Meßwert durch die sich aus dem zweiten Meßwert ergebende Absorbtion der radioaktiven Strahlung des Bündels durch die Probe und den aus der· Umgebungsstrahlung rührenden Meßwert derart ausgeglichen wird, daß die in der Probe enthaltene Menge radioaktiven Materials ermittelt wird,

2* Vorrichtung zur Bestimmung des Umfanges von radio·? aktivem Material in einer in einem Behälter befindlichen, großmengigen Probe _t dadurch gekennzeidhnet, daß radial zu dem Behälter (14, 110) mindestens ein Gerät zur Messung einer bestimmten radioaktiven Strahlung der Probe angeordnet ist, daß der Behälter gegenüber der Meßvorrichtung drehbar sowie Meßvorrichtung oder Behälter in Richtung der Behälteraohse gegeneinander translatorisöh bewegbar sind und daß Dichteunter

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schiede inneriialb der Probe mittels mindestens eines durch die Probe geschickten Strahlenbündels bestimmter radioaktiver Intensität meßbar und ausgleichbar sind β

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) mittels radial aus ihm ragender Bolzen (18) in mindestens einer außerhalb schraubengangförmig um ihn verlaufenden Nut (12) um seine Achse drehbar gelagert ist»

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) entlang der Innenwand eines Einsatzes (10) mit einer zylindrischen Bohrung verläuft „

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daß der Behälter (14, 110) durch einen Motor in Drehrichtung antreibbar ist„

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit und die Anzahl der Umdrehungen des Behälters (14, 110) veränderbar sind«

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (14, 110) eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen in einer Drehrichtung und die gleiche Zahl von Umdrehungen in der entgegengesetzten Drehrichtung erteilbar sind.

8_# Vorrichtung nach Anspruch 5» daduroh gekennzeichnet, daß zwischen Antrieb und Behälter (14) eine vom Antrieb mitgenommene, den Behälter umfassende Hülse (24) angeordnet ist und daß die Hülse achsparallele Schlitze (22) aufweist, durch die sich die Bolzen (18) erstrecken.

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9e Vorrichtung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,'daß das Gerät zur ₍Messung der Radioaktivität einen Radioaktivitätsfühler enthält und daß dieser Fühler mit einem Impulsdiskriininator und einem Zählkreis in Verbindung steht«

10«, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich— net, daß das Strahlenbündel von einer Quelle (100, . 118) stammt, die radial zum Behälter (14, 110) ange~ ordnet ist und mit dem.Gerät zur Radioaktivität smes-* sung, fluchtet,, :

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