DE19613971A1 - Durchflußszintillationsmeßzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Konzentration radioaktiver Substanzen in Flüssigkeiten mit einem durchsichtigen Schlauch, mit im Schlauch befindlichem szintillierenden Material sowie mit Mitteln zur Messung von Lichtblitzen, die durch das szintillierende Material erzeugt werden können.

Derartige Vorrichtungen können unter der Bezeichnung Durchflußszintillationsmeßzellen z. B. bei der Firma Berthold, Deutschland oder Packard, USA käuflich erwor­ ben werden.

Bei einem ersten Aufbau durchströmt radioaktiv bela­ stete Flüssigkeit einen spiralförmig verlaufenden, durchsichtigen oder durchscheinenden Plastikschlauch, in dem sich eine Schüttschicht eines Feststoffszintil­ lators befindet. In der Flüssigkeit befindliche radio­ aktiven Teilchen (α- und β-Partikel) erzeugen im Szin­ tillator Lichtblitze, die mit Hilfe von Sekundärelek­ tronenvervielfachern gemessen werden. Das Resultat wird auf einem Monitor zeitabhängig dargestellt.

Nachteilhaft verursacht die Schüttschicht - insbeson­ dere bei größeren Durchsätzen - einen hohen Druckaufbau in der Meßzelle. In genehmigungspflichtigen Anlagen muß diesem Druckaufbau durch zusätzliche Sicherheitsmaßnah­ men Rechnung getragen werden.

Des weiteren neigt die Schüttschicht zur Adsorption ra­ dioaktiver Komponenten und zwar vor allem von α-Strah­ lern. Resultierende starke Memoryeffekte verfälschen das Meßergebnis.

Problematisch sind ferner Schwebstoffe in der radioak­ tiv belasteten Flüssigkeit, weil sie sich in der Schüttschicht festsetzen und dieselbe verstopfen.

Das verwendete Feststoffszintillatormaterial ist außer­ dem sehr teuer.

Bei einem alternativen Aufbau wird über einen Bypass ein Flüssigszintillator zugemischt. α- und β-Partikel erzeugen im Szintillator Lichtblitze, die mit Hilfe von Sekundärelektronenvervielfachern gemessen werden.

Nachteilhaft erfordert der Szintillatorkreislauf einen zusätzlichen apparativen Aufwand. Zudem wird durch die Zumischung des Szintillators ein ungewöhnlicher radio­ aktiver Abfall erzeugt, dessen Beseitigung problema­ tisch ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer wartungs­ armen, preiswerten, zuverlässig messenden Vorrichtung zur Messung der Konzentration radioaktiver Substanzen in Flüssigkeiten.

Die Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung der vorgenannten Art, bei dem der Schlauch von innen mit szintillierendem Material beschichtet ist.

Äquivalent zum Schlauch ist jedes Mittel, welches die Flüssigkeit durch die Meßzelle hindurchleitet.

Die Schlauchwände sind dann durchsichtig im Sinne der Erfindung, wenn durch das Szintillatormaterial erzeugte Lichtblitze zumindest einen Wandbereich zur Erzeugung eines Meßsignals durchdringen können.

Das Material des Schlauches besteht vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Plastikmaterial. Insbesondere eignen sich hierfür Teflon oder Teflon-Copolymere.

Als szintillierendes Material werden insbesondere schmelzbare Plastikszintillatoren eingesetzt.

Die Schichtdicke des szintillierenden Materials ist vorzugsweise kleiner als 500 µm.

Zur Herstellung der vorgenannten Vorrichtung werden dünne Streifen des szintillierenden Materials zunächst in den Schlauch geschoben. Anschließend wird heiße Luft durch diesen Schlauch geblasen. Das szintillierende Ma­ terial schmilzt, wird verwirbelt und setzt sich an den Wänden des Schlauches ab. Alternativ kann auch der Schlauch selber auf Schmelztemperatur erhitzt werden, so daß mit vergleichsweise kühler Luft geblasen werden kann.

Diese Herstellungsverfahrens erfordert den Einsatz von Schläuchen, die bei Schmelztemperaturen des szintillie­ renden Materials hitzebeständig sind.

Ausführungsbeispiel

Als hitzebeständiger, durchsichtiger oder durchschei­ nender Kunststoffschlauch wurden handelsübliche Teflon­ schläuche (6 × 1 mm und 3 × 1 mm) von einer Länge l = 100 mm ϑ l ϑ 200 mm oder Perfluoralkoxy Copolymer Schläuche (PFA) der Fa. Swagelok, USA ( 6 × 1,5 mm) der gleichen Länge benutzt. Als schmelzbarer, thermoplasti­ scher Szintillator wurde das von der Fa. Wallac Oy, Finnland entwickelte Produkt Meltilex TM eingesetzt. Dieser Szintillator ist in Folien mit den Abmessungen 92 × 242 × 0,5 mm lieferbar.

Für die Beschichtung der Schlauchinnenwand wurden schmale Streifen von der Szintillatorfolie abgeschnit­ ten. Die Breite der Streifen war etwas geringer als der Schlauchinnendurchmesser. Die Streifen wurden in den Schlauch eingeführt und mit einem Heißluftgebläse, des­ sen Luftstrahl in den Schlauch gerichtet war, bei einer Temperatur von ca. 100°C zum Schmelzen gebracht. Der flüssige Szintillator wurde durch die Heißluft verwir­ belt und bildete einen Flüssigkeitsfilm an der Schlauchinnenwand. Durch abwechselndes Einblasen der Heißluft an beiden Schlauchenden im zeitlichen Abstand von ca. 20 s konnte ein homogener Film erzeugt werden. Beim Abkühlen des Schlauches wurde der Szintillator wieder fest und haftete als dünne Schicht an der Schlauchinnenwand.

Die Homogenität der Szintillatorschicht läßt sich sehr gut visuell in UV Licht überprüfen. Sie konnte ferner durch Wägung einzelner Schlauchsegmente bestätigt wer­ den.

Verfahrensgemäß wurden Schichtdicken σ in der Band­ breite 50 µm σ 350 µm bei Schlauchlängen 20 cm erzeugt. Der Schlauch mit dem darin befindlichen Szin­ tillatormaterial wurde mit Schottverschraubungen an ei­ ner Abdeckplatte befestigt und in die Meßkammer eines LB506 Radioaktivitätsmonitor der Fa. Berthold, Deutsch­ land eingeführt. Beim Durchströmen des Schlauchs mit radioaktiven Lösungen zeigte die Meßanordnung reprodu­ zierbare Signale, deren Höhe proportional zu der spezi­ fischen Aktivität der Lösung war.

Das eingesetzte szintillierende Material ist ver­ gleichsweise preiswert zum Material, welches gemäß Stand der Technik eingesetzt wird.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Messung der Konzentration radioakti­ ver Substanzen in Flüssigkeiten mit einem durchsich­ tigen Schlauch, mit im Schlauch befindlichem szin­ tillierenden Material, mit Mitteln zur Messung von durch das szintillierende Material erzeugten Licht­ blitzen, dadurch gekennzeichnet, daß szintillierendes Material an der Innenwand des durchsichtigen Schlauchs angebracht ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Schlauches mit szin­ tillierendem Material an seiner Innenwand mit den Schritten:

• - Einbringung von streifenförmigem, schmelzbarem szintillierenden Material in den Schlauch,
• - Durchblasen des Schlauches mit Luft bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des szintillierenden Materials.