NO128856B - - Google Patents

Description

Tetthetsmåling.

Oppfinnelsen går ut på tetthetsmåling og beskriver særlig en anordning for måling av lokal, midlere tetthet eller prosent-vis forhold mellom gass- og væskefaser i et medium som består av en gassfase og en eller flere væskefaser, som for eksempel et kjølemiddel eller en moderator i en kjernereaktor.

Slike tetthetsmålinger er særlig viktige for kontrollen av kjernereaktorer med kokende kjølemiddel, der det er vanskelig å anvende konvensjonelle målinger av vol-umfraksjon og romlig fordeling av dampen i reaktorkjernen.

Det er tidligere kjent å måle tettheten av en vann-damp-blanding som flyter gjennom et rør ved å plasere en strålings-kilde, for eksempel en gammakilde, på den ene siden av røret og en strålingsdetektor, for eksempel et ionisasjonskammer, på den andre siden. Strålingsintensiteten som slipper gjennom røret er et mål for blandingens tetthet. Slike målinger kan imidlertid ikke benyttes i forbindelse med kjernereaktorer på grunn av den høye bak-grunnsaktiviteten.

Ifølge oppfinnelsen overvinnes denne vanskeligheten ved at en plaserer et nøy-tronabsorberende legeme i det mediet en skal måle tettheten til, og holder dette mediet i et nøytronfelt. Ved å måle nøytron-feltets fluks nær overflaten av legemet, vil finne mediets tetthet på dette stedet fordi fuksen vil være avhengig av mediets spred-ningsevne for nøytroner, og denne spred-ningsevnen vil være forskjellig for mediets ulike komponenter.

Eksperimenter har vist at når et le-

geme med høyt nøytronabsorbsjonstverr-snitt befinner seg i en væske, for eksempel vann, og denne væsken er utsatt for en nøytronfluks, vil den termiske nøytron-fluksen ved overflaten av legemet øke be-tydelig dersom væsken omkring legemet erstattes med luft. Dette skyldes at væskens store spredningstverrsnitt forårsaker spredning av nøytroner bort fra legemet, men når væsken omkring legemet erstattes med luft, vil nøytronene lettere kunne bli absorbert av legemet fordi luft har et be-tydelig mindre spredningstverrsnitt enn væsker, og følgelig ikke forårsaker spredning i samme grad som disse. Den termiske nøytronfluks ved overflaten av et nøytron-absorberende legeme er følgelig avhengig av tettheten til det mediet som legemet befinner seg i. I tungtvann er nøytronabsor-sjonen for liten til å være av noen praktisk betydning ved slike målinger. I lett vann derimot, der nøytronabsorbsjonen er større, vil virkningen av at vann erstattes med luft bli adskillig større enn i tungtvann, fordi en da ved legemets overflate ikke bare får lavere nøytronspredning, men også reduserer nøytronabsorbsjonen. Dessuten er nøytronspredningen i lett vann større enn i tungtvann. Siden nøytronfluksen ved overflaten av det absorberende legemet i be-tydelig grad avhenger av spredningen, opp-nås lignende resultater enten vannet blir erstattet med luft, vanndamp eller andre gasser.

Målingene ifølge oppfinnelsen kan fo-retas med mange forskjellige apparattyper. Et utførelseseksempel skal nå beskrives med henvisninger til figurene, der fig. 1 viser en enkel anordning som demonstrerer brukbarheten av oppfinnelsen. Fig. 2 viser en anordning for måling av tetthet ifølge oppfinnelsen og fig. 3 er en grafisk fram-stilling av oppnådde resultater ved bruk av anordningene vist på fig. 1 og fig. 2.

Det nøytronabsorberende materiale på fig. 1 er et kadmiumsrør 1 med fem små kopperfolier 2 festet til overflaten av rø-ret i samme radiale plan. Kadmiumsrøret 1 står med den ene enden mot den øvre enden av aluminiumsstaven 3, som fort-setter med en tynnere forlengelse 3a gjennom røret 1, og både røret 1 og sta-ven 3 er omgitt av et aluminiumsrør 4 med en ytre diameter på omkring 2,75 cm. Røret 4 er omgitt av et aluminiumsrør 5 med indre diameter lik 6,25 cm. Rommet mellom rørene 4 og 5 er vanligvis fylt med tungtvann, og dysen 6 i den nedre enden av røret 5 leder luft inn mellom rørene 4 og 5 fra luftinntaket 7. Hele denne oppstillingen ble plasert i en ledig brenselselementposisjon i en eksperimen-tell tungtvannsreaktor. Reaktoren ble kjørt med en ytelse på 0,9 KW i 30 minutter for hver av flere forskjellige volumf raks joner av luft i rommet mellom rørene 4 og 5. Nøytronfluksen ved hvert forsøk ble antatt å være proporsjonal med koppperfolienes induserte beta-aktivitet, målt som et gjen-nomsnitt for de fem foliene.

I en kokende, vannmoderert kjernereaktor er det ønskelig å kunne foreta kon-tinuerlige målinger av vanndampens volumf raksj on. Derfor ble det foretatt eksperimenter med anordningen som er vist på fig. 2. Denne anordningen består av en uranring 8 som er plasert i en innsnev-ring på den ytre overflaten til et kadmiums-rør 9 som er dekket av en aluminiums-hylse 10. På grunn av fisjon av uranet i nøytronfeltet, vil det oppstå en temperatur-forskjell mellom uranringen og alumini-umshylsen, og denne temperaturforskjellen ble målt ved hjelp av et sekundært kopper-konstantan-termoelement. Urantermoele-mentet med det sekundære kopper-kon-stantan-termoelementet ble kalibrert ved bestråling i reaktoren ved forskjellige ytel-ser. Ved målingene av volumf raksj oner av luft i blandinger av tungtvann og luft ble dette kombinerte termoelementet plasert i det indre aluminiumsrøret på apparatet som er vist på fig. 1. For å oppnå et rimelig stort utslag på termoelementet, ble reaktoren kjørt ved 90 KW.

Resultatene fra de beskrevne eksperi-mentene er vist på fig. 3, der kurven A viser målingene med uran-termoelementet og kurve B viser målingene med kopperfoliene.

Istedenfor å bruke de anordningene som er beskrevet ovenfor, kan også andre praktiske utførelser benyttes. Nøytronfluk-sen kan for eksempel bli målt ved hjelp av et bor-termoelement festet til en absorb-sjonsstav, eller ved hjelp av et BF<:!>kammer plasert i et perforert legeme. Dessuten er det mulig å plasere et ionisasjonskammer, av den typen som er beskrevet av A.L. Gray i Nuclear Power, april 1958, side 172, i et perforert, absorberende legeme. Alle disse måleanordningene må være lite følsomme for gammastråling.

Selv om måleprinsippet ifølge oppfin nelsen ventes å få størst betydning for kokende-vann-reaktorer, vil det også kunne bli av stor verdi i materialprøvingskretser og andre steder der en nøytronfluks er til-gjengelig.

Claims (1)

1. Framgangsmåte for ved hjelp av et nøytronfelt og under anvendelse av en ka-libreringsmåling å foreta tetthetsmålinger i fluider med forskjellige spredningsevner for nøytroner, slik som en blanding av en kjemisk forbindelse i væskeform og den samme forbindelsen i gassform, særlig blandingens lokale, gjennomsnittlige tetthet eller prosentvise fordeling på gass- og væskefaser, anvendt for eksempel ved målinger i kjølefluider og moderatorfluider i en kjernereaktor, karakterisert ved at et nøytronabsorberende legeme plaseres i blandingen, og at nøytronfeltets fluks som er avhengig av de i blandingen forskjellige komponenters ulike spredningsevner for nøytroner, måles nær legemets overflate.