ČESKÁ REPUBLIKA

Transkript

1 PATENTOVÝ SPIS (11) Číslo dokumentu: ČESKÁ REPUBLIKA (19) Щ 8 Щ (21) Číslo přihlášky: (22) Přihlášeno: (40) Zveřejněno: (47) Uděleno: (24) Oznámeno udělení ve Věstníku: (13) Druh dokumentu: B6 (51) Int. Cl. 5 : G 01 N 23/00 G 01 N 23/09 ÚŘAD PRŮMYSLOVÉHO VLASTNICTVÍ' (73) Majitel patentu: Ústav jaderného výzkumu, Řež u Prahy, CZ; (72) Původce vynálezu: Kysela Jan ing. CSc., Praha, CZ; Racek Jaroslav Ing. CSc., Praha, CZ; Černý Miroslav, Praha, CZ; (54) Název vynálezu: Zařízeni ke stanovení koncentrace kyseliny borité (57) Anotace: Detektor (2) neutronů je umístěn v měřicí kyvetě (3), na jejímž dolním konci je popřípadě připojen vstupní termostat (5), přičemž měřicí kyveta (3) je vložena v nádobě (4) s moderátorem, například demlneralizovanou vodou a dále je v nádobě (4) umístěn neutronový zdroj (1). CO и Ю O O N N M SI o

2 1 CZ Вб Zařízení ke stanovení koncentrace kyseliny borité Oblast techniky Vynález se týká zařízení ke stanovení koncentrace kyseliny borité, popřípadě jiných látek 1 absorbujících neutrony, v proudícím kapalném prostředí. Dosavadní stav techniky V řadě průmyslových oborů, zejména v jaderné energetice a v jaderné technice se kyselina boritá používá jako pracovní látka hlavně z toho důvodu, že atomy bóru 10 B absorbují tepelné neutrony. V souvislosti s tímto využitím vzniká požadavek stanovit rychle a dostatečně přesně'koncentraci kyseliny borité nebo jiných bór obsahujících látek, tvořících jednu ze složek provozních médií. V současné době se používají ke stanovení koncentrace kyseliny borité chemické analytické postupy, například odměrné stanovení alkalimetrickou titrací, při níž se kyselina boritá s přídavkem mannitu titruje silnou zásadou. Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost odebírat vzorky ze systému a dlouhá doba provedení analýzy. To způsobuje problémy zejména při přechodových stavech jaderného reaktoru, kdy dochází к velkým a rychlým změnám koncentrace kyseliny borité v chladivu a kdy z hlediska jaderné bezpečnosti je třeba získávat včasné a přesné informace o její okamžité koncentraci. Kromě toho při odběru vzorku chladiva a při jeho zpracování v laboratoři jsou pracovníci vystaveni radiační zátěži. Podstata vynálezu Podstata zařízení ke stanovení kyseliny borité spočívá podle vynálezu v tom, že detektor neutronů je umístěn v měřicí kyvetě, na jejímž dolním konci je popřípadě připojen vstupní termostat, přičemž měřicí kyveta je vložena v nádobě naplněné moderátorem, například demineralizovanou vodou a dále je v nádobě umístěn neutronový zdroj. Nový účinek je dán optimálním geometrickým uspořádáním neutronového zdroje, detektoru neutronů a měřicí kyvety s měřeným vzorkem, kdy je dosaženo nejvyšší citlivosti měření. Další výhodou zařízení je, že zařízení může popřípadě pracovat s termostatem. Přínos zařízení, u něhož se využívá metody neutronové absorpce, je dán tím, že není nutno odebírat vzorek chladiva. Chladivo protéká přímo měřicím zařízením, koncentrace je kontinuálně registrována. Zařízení nevyžaduje stálé obsluhy a jeuo používáním se snižuje radiační zátěž provozního personálu. Zařízení podle vynálezu umožňuje měření při zvýšeném tlaku, takže nedochází к uvolňování radioaktivních plynů, ke kterému jinak při odtlakování dojde. Měřený vzorek chladiva je veden zpět do systému a není třeba jej likvidovat jako radioaktivní a chemický odpad. Zařízení podle vynálezu má číslicový výstup, umožňuje připojení к počítači, statistické zpracování dat apod. Podstatnou výhodou metody neutronové absorpce je skutečnost, že metodou je

3 CZ Вб 2 1 О detekován izotop bóru jehož schopnosti absorbcivat tepelné neutrony se využívá při bórové regulaci jaderných reaktorů. Izotop bóru 10 B v přirozené izotopické směsi je zastoupen 19,8 % a při provozu reaktoru dochází ke snižování jeho koncentrace vlivem vyhořívání. Přehled obrázků na výkrese Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém znázorňuje obr. 1 schematický řez zařízením, kdy termostat je umístěn vně nádoby s moderátorem, na obr. 2 je schematický řez zařízením, kdy termostat je umístěn uvnitř nádoby a na obr. 3 schematický půdorys zařízení. Příklady provedení vynálezu Na obr. 1 je zobrazena nádoba 4, uvnitř.které je umístěna měřicí kyveta 3 s detektorem 2 neutronů. Uprostřed nádoby 4 je neutronový zdroj 1. Termostat 5 je umístěn vně nádoby 4 s moderátorem. Na obr. 2 je termostat 5 umístěn uvnitř nádoby 4 s moderátorem. Na obr. 3 je schematický půdorys zařízení s vyznačením nádoby 4, neutronového zdroje 1, měřicí kyvety 3 a detektoru neutronů 2. Při měření vzorek kapaliny protéká měřicí kyvetou 3, do které vstupuje spodní částí a horní částí měřený vzorek vystupuje. Z neutronového zdroje 1 vystupují rychlé neutrony, které se zpomalí na tepelné neutrony v nádobě 4 s moderátorem. Tyto tepelné neutrony potom vstupují přes měřicí kyvetu 3 s měřeným vzorkem a dopadají na detektor 2 neutronů. Množství detekovaných neutronů detektorem 2 neutronů je úměrné koncentraci kyseliny borité nebo jiné látky pohlcující neutrony. Množství detekovaných neutronů je potom porovnáno s množstvím neutronů detekovaných u vzorků se známou koncentrací. V tabulce je uvedena závislost četnosti tepelných neutronů v impulsech n za 10 s na koncentraci kyseliny borité c v rozsahu 0 až 15 g H 3 B0 3 /dm^. Je uveden i odhad střední kvadratické chyby jednoho měření s n. Tabulka С n S_ Absolutní chyba nepřekračuje 0,124 g/dm 3, což představuje průměrnou relativní chybu 1%.

4 3 CZ Вб Průmyslová využitelnost Zařízení lze s výhodou využít v provozech, kde v technologických okruzích je použito roztoků kyseliny borité, případně jiných látek absorbujících neutrony. Například v primárním okruhu tlakovodních reaktorů, kde se kyseliny borité používá к chemické regulaci výkonu reaktoru, nebo v galvanických provozech, kde se využívá roztoků solí kadmia. PATENTOVÉ NÁROKY 1. Zařízení ke stanovení koncentrace kyseliny borité, případně jiných látek, absorbujících neutrony v proudícím kapalném prostředí neutronovou absorpcí, vyznačené tím, že detektor (2) neutronů je umístěn v měřicí kyvetě (3), na jejímž dolním konci je popřípadě připojen vstupní termostat (5), přičemž měřicí kyveta (3) je vložena v nádobě (4) s moderátorem, například demineralizovanou vodou a dále je v nádobě (4) umístěn neutronový zdroj (1). 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že vstupní termostat (5) je umístěn uvnitř nádoby (4) s moderátorem. 1 výkres

5 CZ Вб 4 08R.3 Konec dokumentu