DE1296717B - Device for measuring and monitoring the radioactivity of waters - Google Patents
Device for measuring and monitoring the radioactivity of watersInfo
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Description
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. The invention relates to a device for measuring and t : Monitoring the radioactivity of water with a submersible sealed housing, in which a radiation detector, the electrical impulses with a supplies the pulse rate dependent on the size of the measured radioactivity, continues a preamplifier for these pulses, a pulse shaper and a voltage source for these electrical units are arranged.
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. It is known to be emitted by radioactive substances in bodies of water Radiation using Geiger-Müller counters or photomultiplier tubes connected scintillators and those supplied by these facilities To store impulses electromechanically. However, such devices have different Defects on; the counters or the scintillation detectors are generally together with a preamplifier, a pulse shaper and a voltage source for these electrical units housed in a probe immersed in the water and connected to the storage device by a long length cable. The memory is arranged on land or on board a ship, so that in the former case can only take measurements near the coast, while in the second case requires a large number of boats to take accurate measurements. In both Cases also go through the corrosion and the mechanical stresses that the Connection cable is subject to numerous probes in the waters due to wear and tear or cable breakage.
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. It is also not tailored for use in bodies of water Facilities known to transmit radioactivity measured values wirelessly or the First save measurement results and then transmit them remotely via a transmitter. Here, all measurement results must be transmitted by the transmitter, so that this must be in operation for a considerable period of time.
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. Finally, a radioactivity measurement value storage device is in particular for reactors, known in which the stored in the magnetic memory Pulses when the number of pulses registered by the counter exceeds a predetermined number Threshold exceeded, be given to an alarm printer, taking at the same time an audible alarm is triggered. For remote transmission of measured values from the radio activities of water, this facility is not suitable.
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. The invention is based on the object of providing a device of the initially described mentioned type to further develop that they avoid the disadvantages mentioned and measurement and remote monitoring of radioactivity from Waters in the most economical way possible.
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. This object is achieved in that in the housing of the initially said device according to the invention also a the pulses during a predetermined Counting device storing the counting time, a magnetic tape memory for storing the Number of pulses stored in the counting device, a programmer that follows a predetermined time program the transmission of the stored in the counting device Pulse information on the magnetic tape storage triggers a low voltage source for supplying the magnetic tape storage, one connected to the magnetic tape storage Channel and finally an alarm device are arranged, wherein the alarm device is designed and switched in such a way that it always operates the transmitter sets if the number of the counting device during a certain counting period registered pulses exceeds a predetermined threshold value.
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. The fact that the transmitter only in the case of exceeding the predetermined Threshold value is put into operation, there is much less effort compared to the facilities where all measurement results are transmitted.
Der Detektor wird beispielsweise durch eine mit einem Szintillator verbundene Fotovervielfacherröhre oder durch eine Geiger-Müller-Röhre bzw. einer Gruppe dieser Röhren gebildet. The detector is, for example, one with a scintillator connected photomultiplier tube or by a Geiger-Müller tube or a Group of these tubes formed.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. The invention is illustrated in the following description of one in the drawing Illustrated embodiment explained. The drawing shows an axial Section through a device according to the invention.
Das in der Zeichnung dargestellte Gehäuse 1 weist einen oberen Teil 2 und einen unteren Teil 3 auf. The housing 1 shown in the drawing has an upper part 2 and a lower part 3.
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.The latter consists essentially of a cylindrical body 4 and a projection 5 together, which are united by two screws 8 with one another Flanges 6 and 7 are connected to each other, the flange 6 on the cylindrical Body 4 and the flange 7 is welded to the extension 5. The seal on the The connection point is ensured by a ring seal 9.
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.The approach 5 protects a detector that is used for measuring the gamma radiation by a photomultiplier tube 10 connected to a scintillator 11 or for Measurement of beta radiation formed by a Geiger-Müller tube or tube group will.
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. The photomultiplier tube 10 is between two rubber rings 12 and 13 arranged, of which the ring 13 is on an inner shoulder 14 of the approach 5 and the ring 12 is supported on a retaining ring 15 screwed into the flange 7. In the cylindrical body 4, bolts 19, which are located on the flange 6 support, three plates 16, 17 and 18 held. On the plate 16 is a preamplifier 20 and a high voltage source 21 arranged, which are equipped with transistors.
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. This high-voltage source is supplied by a low-voltage source 40 fed. The high voltage source 21 has in the illustrated embodiment Ring shape and thus encloses a cylindrical recess in which the preamplifier 20 is arranged. On the plate 17, a counter 22 is arranged with which a programmer 23 is connected. Both groups of circuits are also equipped with transistors.
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. The upper part 2 of the housing 1 consists of a cylindrical body 24, which has the same diameter as the cylindrical body 4 of the lower housing part having. The ends of this cylindrical body 24 are on the one hand with a cover 25 and, on the other hand, welded to a flange 26. The latter is by screws 27 is connected to a flange 28 which is welded to the cylindrical body 4 is. An annular seal 29 ensures the seal at the connection point between the upper part 2 and the lower part 3 of the housing.
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. A plate 30 is supported on the flange 28, the a magnetic tape store 31 carries, of which in the drawing for the sake of clarity only individual elements are illustrated, namely a storage head 32, a supply reel 33 and a take-up reel 34 on which a magnetic tape 35 is unwound from a synchronous motor 36 is driven via a driver roller 37. At the cover 25 a plate 38 is also fastened by means of bolts 39, on the one hand the low voltage source 40 (for example an accumulator) and on the other hand a transmitter 41 carries with to which an alarm device 42 is connected. One through a coaxial feedthrough 44 Passed wire 43 is connected to an antenna 45, which is on a buoy 46 is arranged. A microswitch 47 is on the inner side of the cover 25 and an operating button 48 associated therewith is provided on the outside. At the Finally, a ring 49 is attached to the top of the cover 25, which allows lifting of the entire housing.
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. The mode of operation of the device according to the invention is as follows: The moment this device is immersed, the operating button is pressed 48, which connects the low-voltage source 40 to the high-voltage source via the microswitch 47 21 connects the photomultiplier tube 10, the preamplifier 20 and the counter 22 feeds. The low voltage source 40 in turn supplies the magnetic tape memory 31 and the transmitter 41. The device is ready for operation.
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. A certain number of lead rings are placed on the upper part 2 of the housing 1 placed so that the device reaches the desired depth. A cable is attached to the ring 49, which is connected to a buoy that defines the location of the device.
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.As soon as the device is in a radioactive area of the water is located, the photomultiplier tube delivers 10 electrical pulses, the number of which is a measure of radioactivity. To measure the beta radiation, the device equipped with a group of Geiger-Müller tubes instead of the scintillation detector be.
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. In all cases, the pulses are sent after passing through the preamplifier 20 and then for an adjustable counting period of 5 to 20 minutes stored in the counter 22. After this storage, the information is transferred to the Magnetic tape 35 of the magnetic tape storage 31 transferred. This transfer takes about 2 to 4 seconds. The magnetic tape memory 31 is switched on and off by the programmer 23. As soon as the number of pulses has reached a predetermined threshold exceeds, the alarm device 42 connects the magnetic tape memory 31 with the Transmitter 41, which then continues until the radioactivity drops again after each Storage process transfers the available counting values.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel findet ein Ultraschallsender Verwendung. In another embodiment, there is an ultrasonic transmitter Use.
Der Sender kann im übrigen auch dazu benutzt werden, Peilsignale zur Standortbestimmung auszusenden, was das Wiedereinholen der Vorrichtung erleichtert. The transmitter can also be used to send direction finding signals to send out for location determination, which facilitates the retrieval of the device.
Zur Auswertung des Magnetbandes kann eine verzögert wirkende Lese anordnung Verwendung finden. A delayed reading can be used to evaluate the magnetic tape arrangement find use.
Das Magnetband wird hierbei im Augenblick der Speicherung beschleunigt abgespult, was eine weitere Konzentration der Meßergebnisse und demgemäß einen äußerst raschen Lesevorgang ermöglicht.The magnetic tape is accelerated at the moment of storage unwound what another Concentration of the measurement results and, accordingly, an extremely enables rapid reading.
Die Wiederaufladung des die Niederspannungsquelle 40 bildenden Akkumulators kann mit Hilfe einer Sonnenbatterie erfolgen. The recharging of the accumulator forming the low voltage source 40 can be done with the help of a solar battery.
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. The device according to the invention has numerous advantages. she enables a detailed examination of a water area. The distribution of the In fact, currents are often such that at certain points the radioactivity is practical It is zero, while it is considerable at other, often immediately adjacent, locations Owns values. In investigations of this kind, measurements must therefore be made on closely neighboring ones Carry out positions and in this way analyze the whole area section by section.
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. The device according to the invention is suitable for measurements of these Art mainly because of its easy handling and its absolute operational independence, which results from the absence of any feeder cables. Is the hydrological Once an area has been examined, the device can be used continuously place in one of the places where maximum radioactivity is expected must become. In this way, the device then provides a monitoring device where the transmitter automatically triggers an alarm when a predetermined threshold value radioactivity is exceeded. The device according to the invention can be advantageous can be used for monitoring ports.
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. An embodiment of the invention enables the determination from beta radiation up to a depth of 7 m or from gamma radiation up to a depth Depth of a few tens of meters, with detection sensitivities of 1 10-6 or 8-10-7 Curie / m can be achieved.
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