172219. lajstromszámú szabadalom • Mérőberendezés vízben vagy más folyadékban oldott bór vagy egyéb neutron abszorbens anyagok meghatározására
3 172219 4 A Westinghouse Electric Co. laboratóriumában készült kutatási jelentés (Bulkowski et. al.) a mannit-vezetőképességen alapuló bórsavkoncentráció mérő mellett Rajagopal neutron abszorpción alapuló berendezéséről is beszámol. A két berendezés közül üzemi tapasztalatok és költségbecslések alapján Rajagopal berendezését tartották alkalmasabbnak. Összefoglalva az eddigi eredményeket, megállapíthatjuk, hogy mind költségeiben, mind a munka ráfordításában jelentős kutatások folynak a vizsgált témában. Ennek ellenére sorozat-gyártásra alkalmas berendezés nem készült még. Lineáris karakterisztikával rendelkező műszert csak 5 g/kg bórsavkoncentráció értékig fejlesztettek ki. A teljesítményreaktorokkal, ill. atomerőművekkel kapcsolatos mérési-szabályozási követelmények — a mérés helyén uralkodó különleges feltételek miatt — sok vonatkozásban szigorúbbak, mint amiket a laboratóriumi, ill. normál üzemi feltételek mellett működő nukleáris mérőberendezéseknél megszoktunk. Ez a megállapítás a bórkoncentráció mérő berendezésre is érvényes. A feladat megfelelő megoldása, valamint az általunk használt módszer előnyeinek maradéktalan kihasználása érdekében a berendezést a reaktor primer hűtőkörébe kell beépíteni. A primerkörben fennálló nagy nyomás és hőmérséklet, valamint az erős radioaktív sugárzás miatt különleges követelményeket kell kielégítenie — elsősorban a mérendő folyadékot tartalmazó edénynek és a detektáló rendszernek. A követelményeket kielégítő mérőberendezésnek minél egyszerűbbnek és olcsóbbnak kell lennie. A fentiekben vázolt feltételeknek eleget tevő és a találmány tárgyát képező berendezés mérőhelyének vázlatos elrendezése az 1. ábrán látható. Az F radioaktív neutronforrás az L neutron-moderátor anyaggal (víz, paraffin stb.) töltött edényben foglal helyet az ábrán feltüntetett elrendezésben. Az L edény méretei: egyik irányban minimálisan 60 mm, a másik irányban minimálisan 20 mm. A reflektor anyagot tartalmazó L-edényből a D-bórtrifluorid gázzal töltött proporcionális sugárérzékelő (neutrondetektor) irányába haladó neutronokat az M — legalább két egymással párhuzamos síkfelületet is tartalmazó felülettel határolt egyik irányban 15—80 mm, a másik irányban minimálisan 60 mm méretű — mérőedényben levő bór, vagy más egyéb neutronabszorbens anyag a koncentrációjától függő mértékben elnyeli. Az M nagy nyomásoknak ellenálló mérőedény, valamint az L és R reflektor — moderátor anyagának és méreteinek, továbbá az M mérőedény, L és R reflektor— moderátor, F sugárforrás és D detektor relatív elrendezésének helyes megválasztásával elérhető, hogy a vízben oldott bór (vagy más egyéb neutronabszorbens anyag) koncentrációja és egy adott (tetszőleges) detektor beütésszám — N — eléréséhez szükséges mérési idő kapcsolata lineáris legyen. Az egyik irányban minimálisan 60 mm, a másik irányban minimálisan 30 mm méretű R neutronreflektor (pl. grafit) a D detektoron túljutott neutronokat mintegy visszaveri, megnövelve ily módon a mérés hatásfokát, ami kisebb intenzitású neutronforrás felhasználását teszi lehetővé, ami viszont a berendezés veszélyességét és előállítási költségét csökkenti. Az általunk választott fenti mérési elrendezésnél elértük, hogy az adott N beütésszám begyűjtéséhez szük2 séges időtartam és a bórkoncentráció közötti kapcsolat lineáris. Ekkor, ha T0-lal, ill. T,-gyei jelöljük a tiszta víz, ill. a Cj g/kg koncentrációjú bórsavat tartalmazó oldat esetében az N impulzus begyűjtéséhez szükséges időtartamot, AT0-val a két időtartam közötti, általunk megválasztható különbséget, a következő egyenletek írhatók fel: Ti —=K, T0 t,-t0=at0, ahol K — a berendezésre jellemző állandó. Utóbbiakból a T0 és Tj kifejezhető : AT0 T0=------. K-1 ill. K T,=---------at0. K— 1 A műszer SZ] jelű preszet számlálója számolja a detektorból jövő jeleket és az előírt N impulzusszám elérésekor leállítja a mérést. Az Szj jelű időpreszet számláló és az Szj kijelző számláló a G időalap generátor jeleit számolja a K kapun keresztül, azonban csak a t=T0 időpillanattól kezdve, azaz amikor az Sz2 időpreszet számláló erre megadja a jelet. A K kapu nyitásának feltételét az SZ, és Sz2 számlálók együttesen adják. A berendezés ezáltal automatikusan levonja a zérus bórsavkoncentrációhoz tartozó mérési időt, azaz közvetlenül a AT,,— T— T0= B • C. értékét méri, ahol B — ugyancsak a berendezésre jellemző konstans. Megfelelő G generátor frekvencia választásaival elérhető, hogy a AT0 időtartam alatt az Sz3 jelű kijelző számláló azonnal a bórsavkoncentráció értékkel számszerűen azonos értékre töltődjön fel. A AT0 időtartam letelte után a K kaput az Szí preszet számláló letiltja, majd újra indítja a mérőciklust. Szabadalmi igénypontok 1. Mérőberendezés vízben vagy más folyadékban oldott bór vagy egyéb neutronabszorbens anyagok koncentrációjának meghatározására, amely berendezés a bórtartalmú folyadékot tartalmazó mérőedényt, radioaktív neutronforrást, neutronmoderátort, neutronreflektort, és termikus neutron detektort tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a mérőedényt (M) legalább két, egymással párhuzamos sík felületet is tartalmazó felület határolja, a radioaktív neutronforrás (F) a neutronmoderátorban (L) van elhelyezve a mérőedény (M) egyik oldalán, a neutrondetektor (D) neutronreflektorban (R) van elhelyezve a mérőedény (M) másik oldalán, az említett párhuzamos felületekre merőlegesen a neutronforrással (F) szemben, továbbá a mérendő anyag koncentrációját közvetlenül lineárisan kijelző elektronikus jelfeldolgozó berendezés csatlakozik a detektor (D) kimenetére. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
