DE2507322C3 - Verfahren zum Einführen von Gas in eine Entladungsröhre - Google Patents

Description

H = . Klip, -P₁)

wobei

A = Fläche der Wandung

d = Dicke der Wandung

K = die Konstante der Durchdringungsge-

¹' schwindigkeii

ι = Zeit

p_t—p₂ = Druckdifferenz zwischen Hoch-und Niederdruckseite.

-'" K ist eine temperaturabhängige Funktion der Art, K = Ce ■'■'«'"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einführen von Gas in eine Entladungsröhre ohne Pump- und Gaseinführungsstutzen, z. B. Tritium in eine als Überspannungsschutzeinrichtung ausgebildete Gasentladungsröhre. Tritium arbeitet in diesem Zusammenhang als radioa¹ 'ives Gas auf bekannte Weise als Ionisierungsstrahlungsmedium mit dem Ziel, die Zündspannung der Überspannungssuiutzeinrichtung zu stabilisieren.

Durch die GBPS 2 H 893 i... ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem einem Entladungsgefäß über einen zusätzlichen Gaseinführungsstutzen Wasserstoff dadurch zugeführt wird, daß ein Palladiumrohr am Ende des Gaseinführstützens mit einem Bunsenbrenner in einer wasserstoffhaltigen Flamme erhitzt wird und dadurch Wasserstoff durch die Wandung des Palladiumrohres diffundiert wird. Erst nach dem Einbringen des Wasserstoffs wird das Entladungsgefäß abgedichtet.

Bisher bekannte Verfahren zur Verwendung von Tritium in einer Gasentladungsröhre beruhen auf der Verwendung von Tritium als Zusatz zu dem Füllgas. Derartige Verfahren sind ohne große Probleme verwendbar, wenn Entladungsröhren hergestellt werden, welche Pumpstutzen aufweisen. Das Füllen mit Gas erfolgt individuell über den Pumpstutzen, welcher während des Füllvorgangs mit einem vollständig geschlossenen Gasfüllsystem verbunden ist.

Gasentladungsröhren ohne Pumpstutzen werden andererseits in großer Zahl in ein und derselben Arbeitsfolge in einem geschlossenen Lötofen mit Gas gefül.'t und verschlossen. Dieses Füllverfahren spart Arbeit, bedeutet jedoch, daß wesentliche Mengen von überschüssigem Gas nach jedem Gasfüll-Lötvorgang evakuiert werden müssen. Da das Füllgas beim Schmelzen oder Löten verunreinigt wird, kann es ohne komplizierten Filtervorgang nicht erneut verwendet werden, sondern muß über Belüftungsanordnungen an die Umgebung abgegeben werden. Überspannungsschutzeinrichtungen können eine Tritiumkonzentration bis 3,7 · TO⁵S-¹ mm¹ enthalten, was bedeutet, daß dieses Füllverfahren zu großen Schwierigkeiten betreffend die Erfüllung der Ansprüche bezüglich einer Begrenzung der Abgabe von Tritium an die Umgebung als auch der Tritiumkonzentration in der Belüftungsluft wobei

C = eine Konstante

Q = die Aktivierungsenergie des Wandungsmaterials

R = die Gaskonstante
T = die Temperatur in ■ K

Durch geeignete Wahl der Parameter Druck. Temperatur und Zeit für den l'üllvorgang kann folglich eine gewünschte Menge Tritium dazu gebracht werden, in ein vakuumdichtes Gefäß, dessen Wandungen wenigstens teilweise aus Glas oder Keramik bestehen, bei Raumtemperatur zu diffundieren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß das Gas, welches dem Füllsystem beim Herstellungsprozeß zugeführt wird, er.,cut ohne besondere Aufbereitung verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Verfahrensschritte gelöst. Eine besondere Ausführungsform dieses Verfahrens ist dem Patentanspruch 2 entnehmbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. I ein Beispie! einer als Überspannungsschutzeinrichtung arbeitenden gasgefüllten Entladungsröhre deren Aufbau derart ist, daß das Füllverfahren anwendbar ist, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbejspiels einer Anordnung zum Tritiumfüllen.

In der in Fig. 1 dargestellten Überspannungsschutzeinrichtung bilden zwei mit Flanschen versehene Elektroden 1 und 2 aus Metall zusammen mit einem ringförmigen Isolators ein gasdichtes Entladungsgefäß. Die Elektroden und der Isolator sind mit Hilfe von hartgelöteten Verbindungen 4 und 5 zwischen den Flanschen der Elektroden und den .Sintermetallüberzügen an den Stirnflächen des ringförmigen Isolators gasdicht miteinander verbunden. Die Höhe des ringförmigen Isolators und die zwei in die Entladungskammer eingeführten Elektroden sind so dimensioniert, daß der Abstand zwischen den zueinander gerichteten kreisförmigen Flächen auf bekannte Weise eine Entladungsstrecke 6 bildet, deren Länge zusammen mit dem Gasdruck die Zündspannung der Überspannungsschutz-

einrichtung bestimmt. Evakuierung, Gasfüllung und Schließung des Entladungsgefäß? erfolgen in einer Arbeitsfolge in einem geschlossenen Lötofen. Die Gasfüllung 7 enthält Tritium als Vorionisierungsmedium, welches nach dem Zusammenfügen der Einrichtung über die isolierende Wandung in die Eniladungskammer hineindiffundiert wird.

Die Tritiumbereitung erfolgt in einer Anordnung, wie sie in einer schematischen Skizze in Fig. 2 dargestellt ist. Eine große Anzahl von Überspannungsschutzeinrichtungen wird in ein ReaktionsgefäB 8 eingebracht. Das Reaktionsgefäß 8 ist mit einer entfernbaren Flanschkupplung 9 mit Metalleinsatz und mit einem elektrischen Widerstand 10, welcher als äußere Heizquelle arbeitet, versehen. Vakuumventile 11 und 12 ermöglichen eine wahlweise Verbindung mit einer Vakuumpumpe 13 und einer reversiblen Getterpumpe 14. welche als Tritiumbehälter dient. Die Getterpumpe 14 enthält ein Pulver 15 eines Hydrid bildenden Metalls, vorzugsweise Uran. Der Tritiumdruck in dem System wird mit einem Manometer ib gemessen und durch Einstellung eines Temperaturreglers 17. weicher die Wärmeabgabe eines Widerstandes 18 steuert, goregelt. Die Temperatur in dem Reaktionsgefäß 8 wird mit einem Thermoelement 19 gemessen und durch Einstellung eines Temperaturreglers 20, welcher die Wärmeabgabe des Widerstandes 10 steuert, geregelt.
Der Bereitungsvorgang erfolgt in drei Schritten:

Entgasen der Röhren in Vakuum,
Bereitung der Tritiumatmosphäre; die Einstellung von Druck,Temperatur und Zeit ist bestimmt durch die gewünschte Menge von einzudiffundierendem Tritium und durch den Aufbau der Röhrenwandungen, und

Entgasen der Außenflächen der Röhren in neutraler Atmosphäre und bei Raumtemperatur.

Als Beispiel wird erwähnt, daß das Schließen der Röhren bei einer Temperatur von 800°C erfolgt, worauf das Entgasen bei 400⁰C und die Diffusion von Tritiumgas bei einem Druck von 10 bis 50 Torr, bei einer Temperatur von 400 bis 500⁰C und während einer Zeitdauer von zwei bis zehn Stunden erfolgt. Wenn genauer Druck, Temperatur und Zei^|J:;uer zu 4000 Pa, 450^cC bzw. fünf Stunden csvählt werden, ergibt sich eine
3,7 · 10" s - '■
Wandung.

Tritiumaktivität von SJ ■ 10⁵ bis mm ^! abhängig von der Struktur der

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einführen von Gas in eine Entladungsrohre ohne Pump- und Gaseinführungsstutzen, z. B. Tritium in eine als Überspannungsschutzeinrichtung ausgebildete Gasentladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die evakuierte und geschlossene Entladungsröhre in ein Reak'.ionsgefäß eingebracht wird, welches mit dem in die Röhre einzuführenden Gas beschickt wird, daß das Gas mittels Diffusion durch die Wandungen der gasdicht abgeschlossenen Röhre eingebracht wird, und daß diese Diffusion bei einer geringeren Temperatur als derjenigen, bei welcher das Schließen der Röhre erfolgt, durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre bei etwa 800^rC geschlossen ^d daß die Diffusion bei etwa 450'C ,tii^i-VnTofi'ihpl wirr!

führt.

Es ist bekannt, daß leichte Gase, /.. B. Helium, Wasserstoff, Tritium usw. durch feste Stoffe, wie Glas, Keramik. Metalle usw. diffundieren können. Die ι Gesamtgasmenge q, welche bei konstanter Temperatur eine Wandung aus Glas oder Keramik durchdringt, ist bestimmt du^rch die Beziehung: