DE3307439C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Fest­ stellung der gasförmigen Radio-Jod-Konzentration in einem Trägergas nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei kerntechnischen Anlagen, insbesondere Kernkraft­ werken, ist es wichtig, die Emission von gasförmigen, radioaktiven Jod-Isotopen, insbesondere J¹³¹ zu messen.

Da die Konzentration von Radio-Jod in der Anlagenluft und erst recht am Kamin außerordentlich gering ist, muß eine relativ große Teilmenge Abluft über einen geeigneten Adsorber, z. B. AgNO₃ imprägniertes Kata­ lysatorträgermaterial, geführt werden, um durch Akkumulierung an dem Sorptionsmittel eine meßbare Aktivität zu erhalten. Hierfür stehen inzwischen ge­ eignete, hochempfindliche Meßgeräte zur Verfügung, die im Prinzip aus einer Adsorberpatrone, durch die ein großer Volumenstrom geführt wird, und einem Detektor für Gamma-Quanten, z. B. Szintillations-Detektor mit NaJ/Tl-Kristall oder einem Halbleiter-Detektor, wie z. B. Ge(Li), bestehen (DE-PS 22 51 189). Ziel­ setzung dieser Meßgeräte war die Erlangung höchster Nachweisempfindlichkeit, um z. B. die über den Kamin auftretenden, extrem kleinen Jod-Freisetzungen sicher zu messen.

Der Dynamikbereich solcher höchst empfindlichen Meßgeräte ist jedoch begrenzt. Bei einem schwer­ wiegenden Störfall können so hohe Jod-Konzentrationen auftreten, daß der Meßbereich nicht ausreicht. Nun erscheint es zunächst naheliegend, zur Messung sehr hoher Jod-Konzentrationen in der Luft direkt zu messen. Letzteres ist jedoch nicht möglch, da neben dem Radio-Jod in der Luft gleichzeitig radioaktive Edelgase vorhanden sind, deren Konzentration um Größenordnungen höher liegt und die den Detektor völlig übersteuern würden. Deshalb ist auch bei sehr hohen Radio-Jod-Konzentrationen eine Akkumulierung an einem Adsorber nötig, um so partiell die Jod- Konzentration gegenüber der Edelgas-Konzentration anzuheben. Dabei ist das Sorptionsmittel vorzugs­ weise in leicht auswechselbaren Patronen untergebracht. Bekannt ist z. B. eine Anordnung, die mit einem Dreh­ teller arbeitet, in der eine größere Anzahl von Sorptionspatronen untergebracht ist. Wird die in einer Patrone gesammelte Aktivität für den Detektor zu groß, so führt der Drehteller nach Art eines Revolvers einen Schritt aus und stellt eine frische Sorptions­ patrone zur Verfügung.

Bei einer anderen Anordnung mit ähnlichem Prinzip befindet sich das Sorptionsmittel zwischen den Flanken eines schrittweise beweglichen Zahnrades.

Beiden Anordnungen gemeinsam ist das schrittweise Umschalten von einer Sorptionspatrone bzw. -kammer auf die jeweils Nächste, so daß ein kontinuierlicher Betrieb nicht möglich ist. Außerdem muß bei beiden Anordnungen ein erheblicher technischer Aufwand für die sichere Abdichtung getrieben werden.

Aus der US-PS 39 82 129 ist weiterhin eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der kontinuierlich Radio-Jod-Gehalt in der Abluft von Nuklearanlagen sowohl bei Normalbetrieb als auch bei Störfällen gemessen werden kann. Dabei werden das Radio-Jod sowie die in sehr großem Überschuß vorhandenen ra­ dioaktiven Edelgase zusammen an einem Sorptionsmittel adsor­ biert.

Das Edelgas wird dann beim Weitertransport des Sorptionsmit­ tels auf den Detektor zu mit Hilfe von Fremdgas desorbiert, da das Radio-Jod vor dem hohen Untergrund der Edelgase sonst nicht meßbar wäre.

Bei einem Störfall ist dieses komplexe Meßverfahren viel zu träge, da zwischen der Adsorption des Radio-Jods und seiner Detektion erst die zeitraubende vollständige Entfernung der Edelgase und der Transport zum Detektor liegt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nunmehr darin, eine Meßanordnung der eingangs ge­ nannten Art zu bieten, mit der auch bei Störfällen kontinuierlich und ohne Zeitverzögerung die Radio-Jod-Konzentration in Anwesenheit von radio­ aktiven Edelgasen bestimmt werden kann.

Die Lösung ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.

Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbil­ dungen und Ausführungsformen der Erfindung wieder.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Aus­ führungsbeispiele mittels der Fig. 1 bis 4 näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt die schematische Darstellung einer Radio-Jod-Meßanordnung.

Das Medium mit Trägergas und radioaktivem Jod tritt über eine Schlauchleitung 13 in eine vertikal angeordnete, lang­ gestreckte Leitung 3 ein, die von einem konzentrisch hierzu angeordneten Rohr 1 mit weiterem Außendurch­ messer zumindest über einen Teillängenbereich um­ geben wird. Die Leitung 3 ist mittels einer Dichtung 6 in einer Endkappe 14 des Rohres 1 zentriert abge­ dichtet.

Rohr 1 und Leitung 3 sind in einer durch eine Ab­ schirmung 11 aus Pb für den Detektor 8 hindurchge­ führten Ausnehmung 15 angeordnet, wobei von der Ausnehmung 15, vorzugsweise im rechten Winkel weg­ führend ein Strahleneintrittskanal 7 vorgesehen ist, der sich leicht zum Detektor 8 hin erweitern kann. Die kombinierte Rohr 1/Leitung 3-Anordnung ist vorteilhafterweise derart in der Ausnehmung 15 aufgehängt, daß die Mantelfläche des Rohres 1 an der Eintrittsöffnung zum Strahleneintrittskanal 7 anliegt. Die Aufhängung der Anordnung erfolgt mittels Haltering 16 für die Leitung 3 sowie den An­ trieb 10, mit dem das Rohr 1 relativ zur Leitung 3 (Pfeil) bewegt werden kann. Anstelle dieser Art von Relativbewegung ist auch eine gleichzeitige Bewegung von Leitung 3 zu Rohr 1 oder der Leitung 3 alleine gegenüber dem Rohr 1 denkbar.

Das Rohr 1 erstreckt sich nur über einen Teil der Leitung 3, und zwar bis über den Bereich 5 hinaus, der als Sorptionsmittel-Teilvolumen in Meßposition zu betrachten ist. Das Rohr 1 wird von einer weiteren Endkappe 17 verschlossen, an der die Weiterführung 18 der Leitung 3 angeordnet ist, über die das von Radio- Jod gereinigte Trägergas mittels einer Pumpe 4 abge­ führt werden kann.

Das Rohr 1 wird zum größten Teil mit Sorptionsgranulat 2, das rieselfähig ist, gefüllt. Im unteren Teil (Bereich 5) wird das Sorptionsmittel 2 von einem Sieb 9 zurückgehalten. Die Leitung 3 endet kurz über dem Teilvolumen 5 als Austrittsöffnung 24, so daß das Meßmedium aus ihm heraus in das Sorptionsmittel 2 eintreten kann. Halterungen 19 können für die Fixierung des freien Leitungsendes der Leitung 3 vorgesehen sein.

Im oberen Teil des Rohres 1 befindet sich eine Feder 12, welche auf eine bewegliche, längsverschiebliche Platte 20 einwirkt und sich an der Endkappe 14 ab­ stützt. Hierdurch wird immer wieder rieselfähiges Sorptionsmittel 2 bei der Relativbewegung des Rohres 1 zur Leitung 3 in neue für die Messung bereitstehen­ de Teilbereiche 5 hineingepreßt, da das freie Ende der Leitung 3 beim Hochgleiten einen Freiraum schafft.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt, welches in den wesentlichsten Teilen dem nach Fig. 1 entspricht. Für die sich entsprechenden Elemente wurden daher die gleichen Bezugszeichen ver­ wendet und auf ihre Funktion braucht nicht nochmals eingegangen werden. Lediglich die Rohr 1/Leitung 3- Anordnung wurde verändert. Die Relativbewegung beider Teile zueinander zum Zwecke der Erzeugung immer neuer Teilbereiche 5 in Meßposition wird ebenfalls vom Antrieb 10 durchgeführt. Das Sorptionsmittel 2 befindet sich jedoch in einem zu einer Adsorber­ patrone ausgebildeten Rohr 1, von dem im unteren Teil mittels einer Siebplatte 21, die das Sorptionsmittel 2 zurückhält, ein Gassammelraum 22 abgetrennt ist, der mit der Weiterführungsleitung 18 zur Pumpe 4 ver­ bunden ist. Die Leitung 3 ist unterhalb der Austritts­ öffnungen 24 verschlossen.

Das Meßmedium strömt wiederum in die an der Halterung 16 befestigte Leitung 3 hinein und von dort über Aus­ trittsöffnungen 24, die rund um die Leitung 3 herum in Höhe der oberen Kante des Strahleneintrittskanals 7 auf einer Ebene (Schnitt AA siehe Fig. 3) ange­ ordnet sind, in das Sorptionsmedium 2 ein. Die Strömung des Meßmediums ist durch Pfeile gekennzeichnet. Das innere Begrenzungsrohr 25 der Absorberpatrone (Rohr 1) weist entsprechend der Anzahl der Austrittsöffnungen 24 (vier Stück gemäß Fig. 3) Längsschlitze 26 (siehe Fig. 4) auf, in denen entsprechende Längsstege 27 auf der Mantelfläche der Leitung 3 verlaufen und das Leitungsrohr 25 abdichten. Im Teilbereich 5 des Sorptionsmittels 2 korrespondieren diese Längsschlitze 26 mit den Austrittsöffnungen 24 der Leitung 3, so daß das Meßmedium in das Sorptionsmittel 2 übertreten kann. Beim Verschieben des Rohres 1 gegenüber der Leitung 3 kann somit das gesamte Sorptionsmedium nach und nach, kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Radio-Jod beaufschlagt werden.

Die Bleiabschirmung 11 (und dies gilt für beide Ausfüh­ rungen) besitzt die Bohrung 7, die dafür sorgt, daß der Strahlungsdetektor 8 jeweils nur von der Strahlung beaufschlagt wird, die aus dem gerade in Benutzung be­ findlichen Teilvolumen 5 des Sorptionsmaterials 2 kommt, wobei das Teilvolumen 5 so gewählt ist, daß der Abscheidegrad für Jod z. B. größer 90% ist.

Die Vorschubgeschwindigkeit des Antriebes 10 ist dabei so zu wählen, daß sich im gewünschten Meßbereich für die Jod-Konzentration die erforderliche Empfind­ lichkeit ergibt. Dabei entspricht eine langsame Vor­ geschwindigkeit einer großen Meßempfindlichkeit und umgekehrt eine große Vorschubgeschwindigkeit einer kleinen Meßempfindlichkeit. Gemessen wird die vom Detektor 8 gelieferte Impulsrate in Imp./s.

Die Meßanordnung kann jedoch auch so betrieben werden, daß die Impulsrate vom Detektor 8 auf einen bestimmten Wert dadurch konstant gehalten wird, daß die Vorschubgeschwindigkeit über einen Regel­ kreis geändert wird. In diesem Fall ist die Vorschub­ geschwindigkeit das Maß für die Jod-Konzentration. Steigende Jod-Konzentration führt zu einem schnelleren Vorschub des Sorptionsmaterials 2 und verhindert so automatisch eine Übersteuerung des Strahlungsdetektors 8.

Claims (6)

1. Meßanordnung zur Feststellung der gasförmigen Radio-Jod- Konzentration in einem Trägergas, wobei das Radio-Jod in einem Sorptionsmittel abgeschieden und akkumuliert sowie mittels eines Detektors die Radio-Jod-Aktivität festge­ stellt wird,

• a) bei der eine das Trägergas mit dem Radio-Jod führende Leitung (3) vorgesehen ist, die mindestens eine Über­ trittsstelle (24) für das Trägergas mit dem Radio-Jod zum Sorptionsmittel (2) aufweist,
• b) bei der das Sorptionsmittel (2) und die Übertrittsstelle (24) relativ zueinander verschiebbar sind, derart, daß immer frische Bereiche (5) des Sorptionsmittels (2) be­ aufschlagbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) die Leitung (3) und ein das Sorptionsmittel (2) beinhal­ tendes Rohr (1) konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die Leitung (3) von dem Sorptionsmittel (2) umge­ ben ist, daß
• d) entweder die Leitung (3) gegenüber dem Rohr (1) oder um­ gekehrt bewegbar ist, und daß
• e) die frischen Bereiche (5) vor der Öffnung eines zum De­ tektor (8) weisenden Strahleneintrittskanals (7) einer Abschirmung (11) liegen.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (1) gegenüber der Leitung (3) mittels eines Antriebes (10) bewegbar ist.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (3) innerhalb des Rohres (1) in Höhe des Strahlenein­ trittskanals (7) unterbrochen ist, und daß das Sorptionsmittel (2) mittels Federkraft (12) in den Bereich (5) der Meßposition nachgeführt wird.

4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsmittel (2) auf dem beidseitig für das Sorptionsmittel (2) abgeschlossenen Rohr (1) entlang der Leitung (3) bewegbar ist, wobei am Rohr (1) und der Leitung (3) Führungen (26, 27) vorgesehen sind.

5. Meßanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) als Patrone (1, 25) ausgestaltet ist, dessen Innenrohr (25) Längsschlitze (26) auf­ weist, die durch Längsstege (27) auf der Außen­ fläche der Leitung (3) abgedichtet sind, und daß die Leitung (3) im Bereich (5) der Meßposition Durchtrittsöffnungen (24) aufweist, die mit den Längsschlitzen (26) korrespondieren.