Einrichtung zur Überwachung der Konzentration von in einem Medium enthaltenen radioaktiven Substanzen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Konzentration von in Medien, insbesondere in der Luft enthaltenen radioaktiven Substanzen, vorzugsweise zum Zwecke einer rechtzeitigen Warnung vor biologisch gefährlichen Aktivitätskonzentrationen.
Für die Überwachung der Konzentration von in der Luft suspendierten, biologisch gefährlichen, radioaktiven Substanzen, das heisst von solchen nut grosser Halbwertszeit, sind dl Einrichtungen bekannt, bei denen mittels einer Ansaugvorrichtung ein Luftstrom durch einen mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Streifen von Filterpapier hindurchgeführt wird. Dadurch wird der grösste Teil der in der angesaugten Luftmenge suspendierten Teilchen auf dem Filterpapier abgelagert. Die so erhaltene Ablagerung wird nach einer gewissen Zeit, die ein genügendes Abklingen der Aktivität von Substanzen mit kürzerer Halbwertszeit, das heisst einer solchen in der Grössen ordnung von etwa einem Tag, gewährleistet, vor einem Strahlendetektor, z. B.
GM-Zählrohr, vorbeigeführt, welcher die restliche Aktivität dieser Ablagerung misst. Die bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, dass das Resultat, bedingt durch die verhältnismässig langsame Fortbewegung des Filterbandes, jeweils erst nach einer verhältnismässig langen Wartezeit vorliegt, während welcher die gefährdeten Orga nissen bereits übermässige Mengen aktiver Substan zen aufgenommen haben können. Man hat diesen Nachteil dadurch zu beseitigen versucht, dass direkt über der Ansaugsbelle ein zweiter Detektor angeordnet wurde, der die Aktivität wenigstens eines Teils der über der Ansaugöffnung gesammelten Teilchen sofort misst.
Dadurch werden ganz besonders starke Aktivitäten zwar rechtzeitig erkannt, es besteht jedoch bezüglich den sebwächeren Aktivitäten, die den normalerweise vorhandenen Stör;pegel von Aktivitäten kurzer Halbwertszeit nicht stark überragen, eine Lücke, da der zweite Detektor diese verhältnismässig schwachen Aktivitäten nicht zu erfassen vermag.
Werden diese schwach aktiven Substanzen erst durch den nicht direkt über der Ansaugöffnung, angeordneten ersten Detektor erfasst, so können sie während der für diesen Detektor benötigten Wartezeit von den gefährdeten Organismen in unzulässigen Mengen aufgenommen werden.
Ertindungsgemäss werden die erwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen zur kontinuierlichen Überwachung der Konzentration von in einem Me dinon enthaltenen radioaktiven Substanzen, bei denen ein der Ablagerung der im zu untersuchenden Medium enthaltenen radioaktiven Substanzen dienendes, an einer Sammelstelle mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegtes Sammelband und zwei Strahtendetek- toren, von denen der eine über der Sammelstelle und der andere von dieser verhältnismässig weit entfernt angeordnet ist, Verwendung finden, dadurch umgang gen,
dass in Fortbewegungsrichtung des Sammelbandes neben dem direkt über der Samnlelstelle ange- ordneten Strahlendetektor mindestens ein weiterer Strahlendetektor vorgesehen ist, welcher von dem direkt über der Sammelstelle angeordneten Detektor einen Abstand aufweist, der kleiner ist als die Länge der Sammelsteile in Richtung des Samlmelbandles.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausfüh- rungsform des Erfindungslgegenstandes dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Teil einer Einrichtung zur Über- wachung radioaktiver Substanzen und
Fig. 2 ein Idazugehöriges Diagramm.
An einer durch einen Ansaugkanal 1 mit rechteckiger Ansaugöffnung 2 gebildeten Sammelstelle für radioaktive Substanzen wird ein aus Filterpapier be stehendes Sammelband 3 in Richtung des Pfeils P mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegt. Die Ansaugöffnung 2 ist so angeordnet, dass zwei Rechteckseiten mit der Bewegungsrichtung P des Filterbandes 3 parallel laufen. Durch eine nicht dangestellte Ansaugvorrichtung wird das überwachte Medium, z. B. Luft, mit möglichst konstanter Durchflussgeschwindigkeit durch das Filterband 3 in den Ansaugkanal 11 gesaugt. Beim Durchtritt durch das Filterband 3 lagert das angesaugte Medium einen grossen Teil der in ihm suspendiert enthaltenen Teilchen ab.
Rechts neben der Ansaugöffnung 2 befindet sich in einiger Entfernung von derselben in bekannter Weise ein Strahlendetektor I, der in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt worden ist.
Direkt über der Ansaugöffnung 2 befindet sich in einem bestimmten Abstand über dem Filterband ein zweiter Detektor II, der so ausgebildet ist, dass er der Form der Ansaugöffnung 2 angepasst ist. In einer Entfernung b vom zweiten Detektor II, die kleiner ist als die Länge der Rechteckseite a der Ansaug- öffnung, gemessen in der Fortbewegungsrichtung P des Filterbandes 3, befindet sich ein dritter Detektor III.
Bei konstanten Verhältnissen ist die Menge der Ablagerung auf jedem Element des Filterbandes 3 direkt proportional der Zeit T, während der dieses Element über der Ansaugöffnung 2 vorbeibewegt wird.
Ist nun die Halbwertszeit einer aktiven Substanz viel grösser als die Zeit T, während der ein bestimmtes Filterelement über der Ansaugöffnung g 2 hinweg- bewegt wird, so ist auch die Aktivitätsbelegung dieses Elementes proportional zur Zeit T, während welcher es sich über der Ansaugöffnung aufgehalten hat.
In der Fig. 2 ist der Verlauf der Aktivitätsbelegun, g des Filterbandes 3 durch eine Substanz mit langer Halbwertszeit durch die Kurve k dangestellt, und zwar für eine Substanz, bei welcher die Dauer des Auftretens der Aktivität gerade so gross gewesen ist, wie die Zeit T, die ein Filterbandelement benötigt, um die Ansaugöffnung 2 zu rdurchwandern. Ist die Dauer des Auftretens der Aktivität grösser als die Zeit T, so ändert sich die Aktivitätsibelegung im Sinne der gestrichelt gezeichneten Kurve ko. Bezeichnet man die spezifische Aktivität der Medinmeinheit mit, so ist, wie sich aus dem in der Fig.
2 dargestellten Verlauf der Kurve k ergibt, die in diesem Fall vom Detektor II erfasste Aktivität T2
2
Tritt die spezifische Aktivität o nur während einer Zeit t auf, die kleiner als T iist, so ist die vom Detektor II erfasste Aktivität
EMI2.1
Bei Substanzen, deren Zeitkonstante z gegenüber der Zeit T kurz ist, was bei der unschädlichen Unter grundaktivität der Fall ist, stellt sich dagegen auf dem Filterband 3 ein Verlauf der Aktivität nach der in der Fig. 2 eingetragenen Kurve m ein. In diesem Falle erreicht die Aktivität über der Ansaugöffnung 2 einen Gleichgewichtszustand und klingt nach dem Verlassen derselben schnell ab.
Wird die spezifische Aktivität der Substanzen mit kurzer Halbwertszeit mit oj bezeichnet, so ist die vom Detektor II im stationären Zustand erfasste Aktivität dieser Substanzen angenähert A1 ¯ 51TT
Das Verhältnis einer auftretenden, schädlichen Aktivität mit gegenüber T verhältnismässig grosser Halbwertszeit zur unschädlichen Untergrundaktivität mit gegenüber T kleiner Halbwertszeit ergibt sich zu
EMI2.2
Die Grösse ot=D t D ist ein Mass für die Menge gefährlicher radioaktiver Substanzen, die in der Zeit t von den zu schützenden Organismen aufgenommen werden konnte.
Für einen bestimmten Wert von D und einen zwischen 0 und T liegenden Wert von t, bei unveränderlicher spezifischer Aktivität o1, kann sich e höchstens um den Faktor zwei ändern.
Daraus ist ersichtlich, dass durch einen über der Ansaugöffnung 2 angeordneten Detektor, der diese ganz überdeckt bzw. erfasst, bereits mit ausreichender Genauigkeit die Menge der gefährlichen aktiven Sul > stanz, welche von den gefährdeten Organismen hätte aufgenommen werden können, erfasst wird, und zwar bis zu Konzentrationen, bei denen der gewählte Wert von D nach einer Zeit t = T ereicht wird.
Dies ergibt jedoch noch keine genügende Sicherheit, denn zum lückenlosen Erfassen geringerer Konzentrationen, bei denen der gelwählte Wert von D nach einer grösseren Zeit als T erreicht wird, die daher durch den Detektor II nicht mehr erfasst werden, dient nun der Detektor III. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, beginnt für diesen bei der erfindungsgemässen Anordnung ein Anstieg der durch die Kurve k dargestellten Aktivität bereits nach einer Zeit tl, die kürzer ist als die Zeit T. Da dabei gleichzeitig die durch die Kurve m dargestellte Aktivität bereits gesunken ist, kann die Messung durch den Detektor III mit einer grösseren Genauigkeit durchgeführt werden, als dies durch den direkt über der Ansaug öffnung 2 angeordneten Detektor II möglich ist.
Durch die beschriebene Einrichtung wird also eine lückenlose Überwachung der Konzentration gefährlicher radioaktiver Substanzen in Medien, vorzugsweise Luft, erreicht. Ist eine besonders hohe Messgenauigkeit erwünscht, so kann neben dem De tektor III noch ein weiterer Detektor angeordnet werden, dem die in einer bestimmten Zeit über der Ansaugöffnung 2 gesammelten radioaktiven Substanzen auf dem Filterband' 3 etwas später zugeführt werden als dem Detektor III.
Als Strahiendetektoren können bei der beschriebenen Einrichtung mit besonderem Vorteil solche mit selektiver Wirkung zur Unterdrückung der Untergrundaktivität verwendet werden, weil dadurch die Messgenauigkeit und die Empfindlichkeit der Einrichtung stark erhöht wird. Eine solche selektive Wirkung kann z. B. durch Verwendung eines besonders ausgebildeten Detektors oder durch Zusammenschaltung zweier oder mehrerer Detektoren, von denen jeder die ganze Ansaugöffnung 2 erfasst, zu einer Vergleichs-, Koinzidenz ; oder Antikoinzidenzschaltung erzielt werden. Unter Umständen kann zu diesem Zweck auch eine zweite Ansaugstelle mit einem eigenen Filterband zur Anwendung kommen.
Die Ausführung der Ansaugöffnung mit rechteckigem Querschnitt hat den Vorteil, dass sie die erwähnten Gesetzmässigkeiten einwandfrei zu erfassen gestattet.
Die beschriebene Einrichtung kann grundsätzlich auch bei einem Medium zur Anwendung kommen, das nicht gasförmig ist, z. B. bei Wasser. Die laufende Ablagerung der zu prüfenden radioaktiven Substanzen kann anstatt durch Filterung auch auf eine andere, zweckmässige Art und Weise erfolgen, z. B. durch elektrostatischen Niederschlag oder durch Sedimentation.