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Verfahren und Vorrichtung zum Testen vorhandener beschädigter Brennstoffpatronen in einem gasgekühlten Kernreaktor
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung, die Anwesenheit beschä- digter Brennstoffpatronen in gasgekühlten Kernreaktoren zu testen.
Kürzlich unternommene Untersuchungen scheinen darauf hinzuweisen, dass eine Undichtheit, die in einer Brennstoffelementpatrone entstanden und von kleinem Querschnitt und grosser Länge ist, die Emis- sion sowohl von kurz-als auch langlebigen Zerfallprodukten zur Folge hat. Zur Feststellung oder Ent- deckung kurzlebiger Zerfallprodukte erwies sich ein Detektor aus einem elektrisch geladenen Draht brauchbar. Ein derartiger Detektor ist in der franz. Patentschrift Nr. 1. 183.812 beschrieben.
Die kurze Zeit, während welcher der Detektor dem Kühlmittel aus einem Brennstoffelementkanal für den Niederschlag von Tochterprodukten (aus dem Kühlgas werden alle festen Bestandteile entfernt, so dass dieses hernach aus aktiven gasförmigen Bestandteilen mit verschiedener Lebensdauer besteht ; beim Zer- fall dieser Bestandteile entstehen Ionen von Festkörpern und diese sind unter dem Ausdruck "Tochterpro- dukte"zu verstehen) am Draht ausgesetzt war, verhinderte das Auffinden oder die Entdeckung langlebiger
Zerfallprodukte, weil sie, wegen ungenügender Konzentration am Draht, während seiner Aussetzungsdauer sich nur wenig oder überhaupt nicht an der Sekundärelektronenvervielfacherröhre auswirken.
Weiters konnte wegen des aufeinanderfolgenden Prüfens ein von der Aktivität des Zerfallproduktes herrührender Impuls versäumt werden, wenn er in einem Zeitpunkt erfolgte, in dem der betreffende Kanal nicht geprüft wurde.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Testen, ob beschädigte Brennstoffpatronen in einem gasgekühlten Kernreaktor vorhanden sind, bei welcher zur Prüfung Niederschlagskammern für im Kühlgas vorhandene aktivierte Teilchen verwendet werden und durch diese Niederschlagskammern hindurch zu Aktivitätsmesseinrichtungen bewegbare Elektroden vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen von den Zu- und Ableitungen des Kühlgases durchsetzten Druckkessel mehrere von einer gemeinsamen Elektrode durchsetzte Niederschlagskammern und Aktivitätsmesseinrichtungen nebeneinander mit einem solchen Abstand angeordnet sind und die durch die Niederschlagskammern hindurch bewegbare Elektrode derart gesteuert ist, dass jener Teil der Elektrode,
der während der Teilchensammelzeit in einer bestimmten Niederschlagskammer gelegen ist, nach der Bewegung der Elektrode mit einer bestimmten AktivitätsmesseinSichtung zur Deckung kommt.
Ein weiterer Vorteil kann dadurch erreicht werden, dass jeweils mehrere Druckkessel mit den darin enthaltenen Niederschlagskammern und Aktivitätsmesseinrichtungen den Zeilen und Spalten einer von den Brennstoffkanälen gebildeten Matrix zugeordnet sind. Dadurch ist eine erhebliche Einsparung von Messeinrichtungen möglich.
Wendet man eine derartige Vorrichtung für ein Prüfverfahren an, bei welchem Gasproben von den Brennstoffkanälen zu den Niederschlagskammern kontinuierlich zugeführt werden, während die in den-Niederschlagskammern niedergeschlagenen Teilchen zur A ktivitätsmessung aus diesen Kammern periodisch diskontinuierlich entfernt werden. so kann man zwei weitere Effekte hervorrufen. Man kann die Ableitung für die Zeilen bzw. die Spalten der Matrix gegeneinander phasenverschoben einstellen und erreicht dabei, dass jene Augenblicke, in denen die eine Elektrode bewegt wird, zumindest durch die andere Prüfeinrichtung überwacht bleiben.
Man kann aber auch die Teilchensammelzeiten für die Zeilen bzw. die Spalten der Matrix verschieden
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gross einstellen, wodurch es möglich wird, zwischen kurz-und langlebigen Teilchen zu unterscheiden und auf diesem Weg einen gewissen Aufschluss über die Natur der niedergeschlagenen Teilchen zu gewinnen.
Der Druckkessel wird vorzugsweise mit "reinem" Kühlgas im vorhinein unter etwas höheren Druck gesetzt als jener des Gases ist, das von den Brennstoffelementkanälen kommt, wodurch ein Verlust an Kühlgas aus den Niederschlagskammern (welche aktive Zerfallprodukte enthalten können) verhindert wird, und die Prüfvorrichtungen davor bewahrt werden, in einem sie umgebenden aktiven gasförmigen Medium zu arbeiten.
Die Elektrode besteht zweckmässig aus einem endlosen Draht oder Band, der oder das mit Hilfe zahl- reicher Rollen eine lange Bahn zwischen den Prüfvorrichtungen und seinem Eintritt in die Niederschlagskammern durchläuft, so dass aktives Material, das auf den in den Niederschlagskammern befindlichen Teil der Elektrode niedergeschlagen wurde, bereits lang vorher zerfallen ist, bevor dieser Teil neuerlich zu den Niederschlagskammern gelangt.
Als Beispiel soll eine Vorrichtung nach der Erfindung nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben werden, in welchen Fig. 1 ein Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 ein Schnitt nach der LinieII-II der Fig. l und Fig. 3 eine Draufsicht ist.
Die Fig. 1 und 2 stellen eine Batterie von acht Niederschlagskammern dar, welche allgemein mit 10 bezeichnetsind. Die Kammern sind nach der in der franz. Patentschrift Nr. 1. 183. 812 dargestellten Weise gebaut.
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terprodukte von gasförmigen Zerfallsprodukten niederschlagen können. Die Elektrode 11 ist auf Scheiben 13, 14 gelagert sowie auf zahlreichen Rollengruppen 12 und 15, von welchen die Rollen 12 durch einen Elektromotor 30 angetrieben werden. Die Scheiben 13, 14 stützen die Elektrode 11, so dass diese axial durch die Kammern 10 hindurchreicht, wogegen die Rollen 12, 15 einen Vorrat dieser Elektrode ausserhalb der Kammern 10 bereithalten.
Die angetriebenen Rollen 12 erteilen der Elektrode 11 eine Bewegung, welche die Elektrode durch die Niederschlagskammern und dann durch eine Batterie von acht Prüfeinrichtungen hindurchführt, welch'letztere mit 16 bezeichnet sind. Diese Prüfvorrichtungen sind neben den Kammern 10 angeordnet undso weit voneinander entfernt, dass, wenn die Elektrode 11 um die entsprechende Strecke aus der Batterie der Kammern 10 heraus in die Batterie von Prüfvorrichtungen hinein verschoben worden ist, jede einzelne der letzteren Prüfvorrichtungen mit jenem Teil der Elektrode 11 sich deckt, der vorher in der zugehörigen Kammer 10 exponiert war. Der Antriebsmotor 30 ist in einem abgedichteten Gehäuse 31 (Fig. 2) untergebracht und die den Motor 30 mit der Rolle 12 verbindende Welle 32 ist mit einer Stopfbüchse 33 an der Durchtrittsstelle zum.
Kessel 17 ausgestattet. Die Welle 32 ist ausserdem innerhalb des Gehäuses 31 geteilt, damit der Motor 30 notfalls ohne Zerstörung der Dichtung bei 33 auswechselbar ist.
Die Kammern 10, die Prüfvorrichtungen 16, die Elektrode 11 und die Rollen bzw. Scheiben 12, 13, 14, 15 sind sämtliche in einem druckdichten Kessel 17 eingeschlossen, der mit Gaszuleitungen 18 versehen ist, von denen jede unter Abdichtung die Wand des Kessels 17 durchsetzt und dazu dient, eine Kammer 10 ständig mit einem Brennstoff-Elementenkanal oder mit einer Gruppe von Kanälen eines Kernreaktors zu verbinden. Gasauslassleitungen 19 sind ebenfalls vorgesehen, von denen jede unter Dichtung die Wand des Kessels 17 durchdringt und eine Niederschlagskammer 10 mit einer gemeinsamen Sammelleitung 20 verbindet, von welcher Gas über einen Trockner und über Kompressoren 22 (Fig. 3) zum Reaktor rückgeführt wird.
Die Leitungen 18 sind jede mit einem (nicht dargestellten) Filter versehen, welcher feste Partikel aus dem untersuchten Gas abscheidet, bevor dieses die Kammer 10 erreicht.
Die Elektrode 11 tritt in jede Kammer 10 über eine Stopfbüchse ein und aus. Diese Abdichtung ist leicht ausführbar, da die gemeinsame Sammelleitung 20 Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Kammern 10 auf ein Minimum herabsetzt. An beiden Enden der Batterie der Kammern 10 sind Abdichtkammern 23 angeordnet ; der Abdichtkammer 23 wird ein inaktives Kühlgas unter Überdruck zugeführt und dieser wird auch im Kessel 17 mit Hilfe der Ein-und Austrittsleitungen 24 bzw. 25 aufrechterhalten, um ein Austreten von aktivem Gas aus den Kammern 10 zu verhindern, so dass die Prüfvorrichtungen in einem sie umgebenden inaktiven, gasförmigen Medium arbeiten.
Die kontinuierliche Draht- oder Bandelektrode 11 weist zufolge der voneinander abstehenden Rollen 12 und 15 eine lange Bahn zwischen den Prüfvor- richtungen und ihrem Rückweg zu denNiederschlagskammern 10 auf, so dass in letzteren niedergeschlagenes aktives Material bereits weitgehend zerfallen sein wird, bevor dieser Teil neuerlich zu den Niederschlagskammern gelangt. Eine Länge von etwa 15 m ist entsprechend, wenn die Länge jeder Kammer 10 ungefähr 9 cm beträgt und die Prüfzeit in der vorhin erwähnten Grössenordnung ist.
Bei einer typischen Arbeitsweise der Vorrichtung wird der in den Niederschlagskammem 10 befindli-
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che Teil des Drahtes oder Bandes 11 darin 3-5 min lang unbeweglich gehalten, damit sowohl Tochterprodukte von kurz-als auch von langlebigen Zerfallprodukten ausfallen, die Zeit für die Bewegung dieses Teiles der Elektrode zu den Prüfvorrichtungen 16 beträgt 10 sek. Der nachfolgende Teil, der dann in die Niederschlagskammem eintritt, verbleibt darin wieder 3 - 5 min in Ruhe, während der erste Teil in derselben Zeitdauer sich mit den Prüfvorrichtungen deckt. Sodann erfolgt eine weitere Bewegung des Drahtes oder Bandes, um wieder diesen folgenden Teil den Prüfvorrichtungen in 10 sek zuzuführen usw.
Da der Abstand der Prüfvorrichtungen gleich jenem der Niederschlagskammern ist, kann ein bei einer bestimmten Prüfvorrichtung einlangendes Signal zur Identifizierung einer Niederschlagskammer und sohin einer Gruppe von Brennstoffelementenkanälen dienen.
Die Brennstoffkanäle sind derart gruppiert, dass jeder Kanal mit zwei verschiedenen Gruppen von Entnahmerohren für das gasförmige Kühlmittel verbunden ist. Jeder dieser Gruppen ist eine andere Batterie
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Niederschlagskammemkein 26 dargestellt, der 256 Brennstoffelementenkanäle 27 aufweist, die nach den Zeilen und Spalten einer Matrix in Gruppen zu je 8 Zeilen bzw. Spalten zusammengefasst sind. Jeder Kanal der einen Grup- pe (z. B. Zeilen) besitzt eine zweite Verbindung zu einer Entnahmeleitung (die die Kanäle nach den
Spalten zusammenfasst), mit der kein anderer Kanal dieser Gruppe verbunden ist. Mit dieser ist er an einem
Anzeigeapparat angeschlossen, an dem kein anderer Kanal dieser Gruppe (z. B. Zeile) liegt.
Auf diese Wei- se kann man erwarten, dass in irgend einem Kanal freiwerdendes aktives Material von zwei verschiedenen
Prüfvorrichtungen verzeichnet wird, was eine Identifizierung des betreffenden Kanales ermöglicht. Um weiters eine kontinuierliche Prüfung und ein Entdecken von kurzen Impulsen an Aktivität zu erzielen, die während der Bewegung der Elektrode in einem Apparat entstehen könnten, ist Vorkehrung getroffen, dass die verschiedenen Apparate ausser Phase arbeiten, so dass nur eine Elektrode zu einer bestimmten Zeit be- wegt wird. Dadurch ist auch ein kurzer Impuls stets, zumindest in einer Vorrichtung, entdeckbar, in wel- cher die Elektrode in Ruhe ist, und es ist kaum möglich, dass ein solcher Impuls der Entdeckung entgeht.
Querrohre 35 mit Ventilen 36 sind in jeder Gruppe der Gasprüfrohre vorgesehen, so dass, im Falle des
Dienstunfähigwerdens einer Niederschlags- und Detektoreinheit, die Gruppe der beeinträchtigten Prüf- rohre zeitweise an eine andere, bereits in Verwendung stehende Einheit angeschaltet werden kann, solange, bis eine Momentanreserve zur Wirkung gebracht werden kann.
Jeder Prüfvorrichtung kann ein Einpunktschreiber oder einer Gruppe von Prüfeinrichtungen ein Mehrpunktschreiber zugeordnet werden. Die Prüfvorrichtungen bestehen vorzugsweise aus Leuchtschirmen, die mit Sekundärelektronenvervielfachern verbunden sind, deren Ausgang, falls notwendig, vor Übergang zu Zähl- oder Schreibwerken verstärkt wird. Jeder Leuchtschirm ist so untergebracht, dass er in der Wand des Kessels 17 ein druckdichtes Fenster bildet ; die Sekundärelektronenvervielfacher sind ausserhalb des Kessels 17 (Fig. 2) verlegt und sind daher leicht auswechselbar.
Die in dem vorstehenden Beispiel beschriebene Prüfzeit von 3-5 min lässt eine Entdeckung und Feststellung sowohl von kurz-als auch von langlebigen Zerfallprodukten zu. Die Vorrichtung kann auch mit einer kürzeren Prüfzeit. beispielsweise von etwa 1 min, zur Feststellung von bloss kurzlebigen Zerfallprodukten verwendet werden. Die Vorrichtung kann so gebaut werden, dass die Prüfzeit zwischen 1 und 5 min schwanken kann. Beispielsweise können (s. Fig. 3) zwei Einheiten verwendet werden, die eine Prüf- zeit von 3-5 min ergeben, wogegen andere zwei Einheiten für kürzere Zeit (etwa 1 1/2 min) verwen - det werden, so dass jeder Kanal für beide Zeiten überprüft wird.
Eine Batterie von Niederschlagskammem mit anschliessender Batterie von Prüfvorrichtungen nach der Erfindung hat zahlreiche Vorzüge gegenüber bekannten Vorrichtungen, bei welchen einer einzigen Niederschlagskammer eine einzige Prüfvorrichtung nachgeschaltet ist. Diese Vorzüge bestehen in verringerten Antriebsmechanismen, weniger Druckkesseln, sohin in einer Ersparnis an Raum und Kosten ;
das Fehlen eines Wählerventiles (mit dessen Möglichkeit einer Querkanalundichtheit), das wegen der Herabsetzung der Anzahl erforderlicher Druckkessel nicht notwendig wird, die Verminderung in der Menge an "reinem" zum Abschluss der Niederschlagskammern gegen äussere Verunreinigungen notwendigen Gas, die vergrösserte Empfindlichkeit der Vorrichtung wegen der grösseren für jeden Niederschlag verfügbaren Zeit im Vergleich mit der üblichen Arbeitsweise bekannter Vorrichtungen. Wegen ihrer Vorzüge gegenüber bekannten Vorrichtungen ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Probenentnahme aus dem Reaktor in wirt- schaftlicher Weise nach einem Matrix-Sehens vorzunehmen und so die Lage einer beschädigenden Brennstoffpatrone genau bis zum einzelnen Kanal festzustellen.
Als Beispiel der erreichbaren Verbesserung bei Anwendung der vorliegenden Erfindung sei erwähnt, dass bei Calderreaktoren zehn Einheiten, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, erforderlich wären. Diese würden eine ununterbrochene Prüfung aller Kanäle schaffen, während im Vergleich dazu mit dem gegenwärtigen System, welches nur acht Einheiten
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verwendet, nur die Prüfung in Gruppen von vier Kanälen möglich ist. Die Prüfung dieser Gruppen erfolgt mit Unterbrechungen und findet bloss 30 sek lang in je 27 min statt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Testen, ob beschädigte Brennstoffpatronen in einem gasgekühlten Kernreaktor vorhanden sind, bei welcher zur Prüfung Niederschlagskammern für im Kühlgas vorhandene aktivierte Teilchen verwendet werden und durch diese Niederschlagskammern hindurch zu Aktivitätsmesseinrichtun- gen bewegbare Elektroden vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen.
von den
Zu- und Ableitungen des Kühlgases durchsetzten Druckkessel mehrere von einer gemeinsamen Elektrode durchsetzte Niederschlagskammern und Aktivitätsmesseinrichtungen nebeneinander mit einem solchen Abstand angeordnet sind und die durch die Niederschlagskammern hindurch bewegbare Elektrode derart gesteuert ist, dass jener Teil der Elektrode, der während der Teilchensammelzeit in einer bestimmten Niederschlagskammer gelegen ist, nach der Bewegung der Elektrode mit einer bestimmten Aktivitätsmessein- richtung zur Deckung kommt.