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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchfluss-Messung im Reaktorkern eines Siedewasserreaktors.
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Eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus
JP 2006-349 577 A bekannt.
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Im Reaktordruckbehälter (RDB) eines Siedewasserreaktors (SWR) wird das Kühlmittel von den internen Kühlmittelpumpen aus dem Ringraum zwischen der RDB-Wand und dem Kernmantel angesaugt und strömt dann von unten den Brennelementen zu. Das Kühlmittel wird durch die Pumpen stark beschleunigt und hat hierbei eine inhomogene Geschwindigkeitsverteilung mit ausgeprägten Spitzen. Bis zum Eintritt in die Brennelemente erfährt es eine Umlenkung um 180° und mehrere Querschnittserweiterungen und -verengungen. Die Eintrittsblenden zu den Brennelementen befinden sich unmittelbar in der Höhe des unteren Kerngitters (UKG), wodurch aufgrund der UKG-Stege und der unterschiedlichen Ausrichtung der Eintrittsblenden unterschiedliche Zuströmgeometrien entstehen. Diese unterschiedlichen Zuströmgeometrien haben auch unterschiedliche hydraulische Strömungswiderstände zur Folge. Diese Unterschiede in der Zuströmung zu den SWR-Brennelementen sind aber bisher nicht quantifizierbar und demzufolge in der Auslegung auch nicht berücksichtigt.
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Die vorliegende Erfindung soll hier Licht ins Dunkel bringen und diese positionsspezifischen Unterschiede quantifizierbar machen. Mit der Kenntnis um und Quantifizierung der hydraulischen Pönalen bestimmter Brennelement-Positionen im Reaktorkern können sowohl Margen genutzt werden als auch Sicherheitsabstände vergrößert werden. Darüber hinaus wird die neutronenphysikalische Einsatzplanung an Genauigkeit gewinnen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung und ein zugehöriges Betriebsverfahren anzugeben, mit denen die Zuströmbereiche zu den Brennelementen im Reaktordruckbehälter eines Siedewasserreaktors hinsichtlich ihres hydraulischen Strömungswiderstandes quantifizierbar werden. Die Vorrichtung soll einfach herstellbar und handhabbar sein und zugleich zuverlässige Messungen ermöglichen.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchfluss-Messung im Reaktorkern eines Siedewasserreaktors mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das zugehörige Betriebsverfahren ist in Anspruch 9 spezifiziert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung im Reaktorkern, kurz Messvorrichtung, lässt sich durch folgende Merkmale beschreiben:
- • Die Messvorrichtung hat die Außenabmessungen eines SWR-Brennelementes und kann auch wie ein Brennelement gehandhabt werden. Das heißt, sie kann mit der Brennelement-Lademaschine transportiert und auf eine beliebige freie Position im Reaktorkern gesetzt werden.
- • Mittels der Brennelement-Lademaschine wird die Messvorrichtung z. B. während einer geplanten Unterbrechung des Reaktorbetriebes (Outage), etwa beim Brennelementwechsel, auf eine freie Position im Reaktorkern gesetzt.
- • Im Inneren der Messvorrichtung ist nach dem Kühlmitteleintritt und einer Einlaufstrecke eine Messblende mit zugehörigen Messleitungen zur Erfassung der an der Messblende anliegenden Druckdifferenz angeordnet. Nach einer Auslaufstrecke hinter der Messblende ist eine interne Umwälzpumpe angeordnet. Die Zu- und Abströmung von Blende und Pumpe ist vorzugsweise durch ein zylindrisches Rohr gebildet.
- • Hierdurch lässt sich der integrale einphasige Strömungswiderstand vom Boden des Reaktordruckbehälters bis zum Eintritt ins Brennelement der zu messenden Kernposition bestimmen. Hierzu wird die interne, vorteilhafterweise drehzahlgeregelte Umwälzpumpe gestartet und durchläuft eine vorgegebene Drehzahl-Bandbreite, wobei der im normalen Reaktorbetrieb vorhandene Kühlmitteldurchsatz durch das Brennelement simuliert wird.
- • Hierbei durchströmt das von der Pumpe angesaugte Kühlmittel die Messblende, mit der sich der positionsspezifische Durchsatz exakt bestimmen lässt. Für jede Position werden so Daten wie Drehzahl der Pumpe und Druckdifferenz über die Messblende aufgenommen.
- • Aus diesen Datensätzen lassen sich über einen einfachen Rechenalgorithmus Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Zulaufgeometrien der verschiedenen Positionen im Reaktorkern quantifizieren.
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Mit anderen Worten: Zur Bestimmung des Strömungswiderstandes einer bestimmten Zulaufgeometrie wird die Pumpe in der Messvorrichtung gestartet und durchläuft vorteilhafterweise eine Drehzahlvariation, wobei der angesaugte Massenstrom durch die Messvorrichtung variiert und an der Messblende eine messbare Druckdifferenz erzeugt. Mittels der kalibrierten Normblende wird der Massenstrom exakt bestimmt und kann der jeweiligen Drehzahl der Pumpe zugeordnet werden. Durch einen einfachen Rechenalgorithmus lässt sich daraus der integrale Strömungswiderstand für diese Zulaufgeometrie ermitteln. Mit der Kenntnis dieses experimentell bestimmten Strömungswiderstandes können die neutronenphysikalische Kernauslegung und auch die Transienten-Rechnungen präziser durchgeführt werden, wodurch sich ökonomische und sicherheitstechnische Margen eröffnen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt in jeweils vereinfachter und schematischer Darstellung:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Reaktordruckbehälter eines Siedewasserreaktors mit einem darin angeordneten Reaktorkern,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 mit einer Vorrichtung zur Durchfluss-Messung im Reaktorkern,
- 3 eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung zur Durchfluss-Messung gemäß 2, und
- 4 eine Draufsicht von unten auf den Reaktorkern gemäß Pfeil IV in 1 zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Brennelement-Zuströmungen am unteren Kerngitter des Reaktorkerns.
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Gleiche oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch einen in üblicher Weise aufgebauten Reaktordruckbehälter 2 eines Siedewasserreaktors 4. Innerhalb des Reaktordruckbehälters 2 bildet während des Reaktorbetriebes eine Mehrzahl von Kernbrennstoff enthaltenden Brennelementen 6 einen Reaktorkern 8 aus. Während des Reaktorbetriebes wird der Reaktorkern 8 von einem Reaktorkühlmittel oder kurz Kühlmittel, bei einem Leichtwasserreaktor im Wesentlichen Wasser, durchströmt, welches durch die von den Brennelementen 6 abgegebene Zerfallswärme erhitzt und dabei zum Sieden gebracht wird. Nach dem Durchströmen eines oberhalb des Reaktorkerns 8 angeordneten Dampftrockners 10 verlässt der Sattdampf den Reaktordruckbehälter 2 am oben Ende und wird über ein angeschlossenes Leitungssystem einer Dampfturbine zugeführt, in der es sich arbeitsleistend entspannt. Nach anschließender Kondensation in einem Kondensator wird das verflüssigte Reaktorkühlmittel durch das Leitungssystem wieder in den Reaktordruckbehälter 2 zurück geleitet, wodurch der Kühlkreislauf geschlossen wird. Der Transport des Reaktorkühlmittels wird gemäß Zwangsumlaufprinzip durch zugehörige Kühlmittelpumpen bewirkt, die sich üblicherweise innerhalb des Reaktordruckbehälters 2 befinden.
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Die länglichen Brennelemente 6 sind während des Reaktorbetriebes aufrecht stehend zwischen einem oberen Kerngitter 12 und einem unteren Kerngitter 14 gelagert. Das untere Kerngitter 14 umschließt gemäß 2 mittels geeigneter Ausnehmungen eine Mehrzahl von Steuerstabführungsrohren 16, in denen neutronenabsorbierende Steuerstäbe 18 zur Steuerung der Kernreaktion längsverschiebbar geführt sind. Die nach oben vom unteren Kerngitter 14 abstehenden Köpfe 20 der Steuerstabführungsrohre 16 bilden Sitze für die Brennelemente 6 aus. Das jeweilige Brennelement 6 weist am unteren Ende beispielsweise eine kegelförmig angeschrägte Spitze auf, die während der Beladung des Reaktorkerns 8 in selbstzentrierender Weise von oben in den zugehörigen Sitz eingeschoben wird und dann auf dessen ringförmiger Umrandung aufliegt. Man spricht daher auch von einem Kegelsitz. Am oberen Kerngitter 12 sind in fluchtender Ausrichtung zum Sitz am unteren Kerngitter 14 Ausnehmungen eingebracht, die auf die - im Querschnitt typischerweise quadratische - Außenkontur der Brennelemente 6 abgestimmt sind und diese in der vertikal ausgerichteten Betriebsposition seitlich fixieren. Die Gesamtheit von oberem und unterem Kerngitter 12, 14 wird auch einfach als Kerngitter bezeichnet.
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Auf diese Weise ist in der Draufsicht von oben oder von unten eine Mehrzahl von gitterartig verteilten Positionen im Reaktorkern 8 verwirklicht, die gemäß dem aktuellen Beladungsplan mit einem Brennelement 6 beladen sind. Die Be- und Entladung des Reaktorkerns 8 mit Brennelementen 6 erfolgt während eines Revisionsvorganges mit Hilfe einer im Reaktorgebäude installierten Brennelement-Lademaschine. Es handelt sich dabei um eine kranartige Konstruktion, welche das jeweilige Brennelement 6 am oberen Ende greift und beim Beladen von oben durch die jeweilige Ausnehmung im oberen Kerngitter 12 hindurch in den Sitz am unteren Kerngitter 14 herabsenkt oder beim Entladen in umgekehrter Richtung anhebt.
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Am Außenumfang ist der Reaktorkern 8 derart von einem im Wesentlichen zylindrischen Kernmantel 22 umgeben, dass zwischen dem Kernmantel 22 und der Behälterwand des Reaktordruckbehälters 2 ein Ringraum 24 verbleibt. Durch diesen Ringraum 24 strömt das in den Reaktordruckbehälter 2 eingeleitete flüssige Reaktorkühlmittel zunächst von oben nach unten, ändert unterhalb des unteren Kerngitters 14 in der Nähe des Bodens des Reaktordruckbehälters 2 seine Richtung und tritt durch seitlich am Umfang angeordnete Öffnungen oder Eintrittsblenden 26 in die Steuerstabführungsrohrköpfe 16 ein, um schließlich von unten nach oben durch die Brennelemente 6 oder durch die entsprechenden Leerstellen (Lücken) hindurch im Kerngitter aus dem Reaktorkern 8 abzuströmen.
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Zusammengefasst wird im Reaktordruckbehälter 2 eines Siedewasserreaktors 4 das Reaktorkühlmittel von den internen Kühlmittelpumpen aus dem Ringraum 24 zwischen der Wand des Reaktordruckbehälters 2 und dem Kernmantel 22 angesaugt und strömt dann von unten den Brennelementen 6 zu. Das Kühlmittel wird durch die Pumpen stark beschleunigt und hat hierbei eine inhomogene Geschwindigkeitsverteilung mit ausgeprägten Spitzen. Bis zum Eintritt in die Brennelemente 6 erfährt es eine Umlenkung um 180° und mehrere Querschnittserweiterungen und -verengungen. Die Eintrittsblenden 26 zu den Brennelementen 6 befinden sich ungefähr in der Höhe des unteren Kerngitters 14, wodurch aufgrund der Führungsstege 28 am unteren Kerngitter 14 und der unterschiedlichen Ausrichtung der Eintrittsblenden 26 sowie der Kerninstrumentierungs-Messlanzen 30 unterschiedliche Zulauf- oder Zuströmgeometrien entstehen. Dies ist in 4 veranschaulicht, welche eine Draufsicht von unten auf das untere Kerngitter 14 und die darüber liegenden Komponenten in Richtung des Pfeiles IV in 1 beinhaltet.
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Die oben charakterisierten, in einer Siedewasserreaktoranlage vorhandenen unterschiedlichen hydraulischen Zuströmgeometrien im Reaktorkern 8 werden bisher nicht quantifiziert, weil sie vor Ort nicht messbar sind und werden demzufolge bei der Kern- und Brennelement-Auslegung nicht berücksichtigt. Für den Strömungspfad vom Boden des Reaktordruckbehälters 2 bis zum Eintritt in das jeweilige Brennelement 6 lassen sich mehrere unterschiedliche Zuströmgeometrien benennen, die jeweils aufintegriert eine Bandbreite eines einphasigen Gesamtwiderstandes darstellen. Dieser Strömungswiderstand kann in der Sprache der Strömungslehre beispielsweise durch den Druckverlustbeiwert, auch Zeta-Wert genannt, charakterisiert werden. Um diese Unterschiede in den bisher nicht messbaren unterschiedlichen hydraulischen Zuströmungen zum jeweiligen Brennelement 6 vor Ort quantifizieren zu können und damit die Auslegungsmethoden zu verbessern, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine portable Vorrichtung zur Durchfluss-Messung im Reaktorkern 8 vorgesehen, die nachfolgend genauer beschrieben wird.
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Die in 2 dargestellte Vorrichtung zur Durchflussmessung im Reaktorkern 8, kurz Messvorrichtung 32, besitzt Außenabmessungen, die im Wesentlichen denen eines Brennelementes 6 entsprechen. Das heißt, die Messvorrichtung 32 lässt sich wie ein Brennelement 6 mit der im Reaktorgebäude vorhandenen Brennelement-Lademaschine handhaben und - anstelle eines Brennelementes 6 - auf eine freie Position im Kerngitter setzen und auch wieder entfernen. Man kann die Messvorrichtung 32 daher auch als Dummy-Brennelement bezeichnen.
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Die Messvorrichtung 32 weist zu diesem Zweck ein Gehäuse 34 mit der äußeren Gestalt und Dimension eines Brennelementes 6 auf, typischerweise in Form eines quadratischen Kastens der unten vorteilhafterweise mit einem Zentrierkegel 36 und oben mit einem Halteelement für die Brennelement-Lademaschine endet. Beispielsweise kann die Gesamtlänge (Höhe) der Messvorrichtung 32 einen Wert von 4 m besitzen, bei einer maximalen Breite (Kantenlänge im Querschnitt gemäß 3) von 14 cm. In der Betriebsposition sitzt die Messvorrichtung 32 mit ihrem Gewicht unten in einem sich selbst abdichtenden Kegelsitz 38 auf einem Kopf 20 eines Steuerstabführungsrohres 16 oberhalb des unteren Kerngitters 14, ganz analog zu einem Brennelement 6. Am oberen Ende wird die Messvorrichtung 32 in einer zugehörigen passgenauen Ausnehmung des oberen Kerngitters 12 derart festgehalten, dass eine seitliche Fixierung erfolgt, sie aber im Bedarfsfall nach oben herausziehbar ist, ebenfalls ganz analog zu einem Brennelement 6.
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Im Inneren des kastenförmigen Gehäuses 34 befindet sich ein konzentrisch zur Längsachse 40 angeordnetes zylindrisches Rohr 42, welches einen Strömungskanal 44 für das Reaktorkühlmittel umschließt. Der Durchmesser des Strömungskanals 44 beträgt beispielsweise 8 cm. Am unteren stirnseitigen Ende, nämlich im Bereich des Zentrierkegels 36 weist der Strömungskanal 44 eine vorzugsweise kreis- oder ringförmige Eintrittsöffnung 46 auf, und am oberen stirnseitigen Ende befindet sich eine entsprechende Austrittsöffnung 48. Wenn sich die Messvorrichtung 32 in der Betriebsposition im Kerngitter befindet, wird daher während des durch eine Pumpe (siehe unten) bewirkten Umlaufs des Reaktorkühlmittels der Strömungskanal 44 im Inneren der Messvorrichtung 32 in Längsrichtung von unten nach oben vom Reaktorkühlmittel durchströmt.
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Zur Durchführung der gewünschten Messungen ist eine Messblende 50, insbesondere eine Ringblende in den Strömungskanal 44 eingesetzt oder eingeformt, welche den Durchmesser des Strömungskanals 44 an dieser Stelle signifikant auf einen wohldefinierten, bekannten Wert reduziert, beispielsweise 4 cm. Die Einbauposition der Messblende 50 befindet sich bevorzugt im unteren Drittel des Strömungskanals 44. Die Messblende 50 liegt bevorzugt in einer zur Längsachse 40 senkrechten Ebene.
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Knapp unterhalb der Messblende 50, beispielsweise 1 cm darunter, ist eine erste Messleitung 52 an den Umfang des Strömungskanals 44 angeschlossen. Das bedeutet, dass die Messleitung 52 über eine in die Wand des Strömungskanals 44 eingelassene Öffnung bzw. Durchführung mit dem Strömungskanal 44 strömungsmäßig kommuniziert. Die Öffnung und die Messleitung 52 haben einen verhältnismäßig geringen Durchmesser von beispielsweise 0,6 cm. Die Messleitung 52 ist in dem - gegenüber dem Strömungskanal 44 abgedichteten - Zwischenraum 54 zwischen dem Rohr 42 und dem Gehäuse 34 nach oben aus der Messvorrichtung 32 herausgeführt und über einen hier nicht sichtbaren Leitungsabschnitt endseitig an ein Druckmessgerät angeschlossen, welches sich außerhalb des Reaktorkerns 8 befinden kann. In einer alternativen Variante kann sich das Druckmessgerät bzw. der Messwandler auch innerhalb der Messvorrichtung 32 befinden. Die Messleitung 52 ermöglicht damit einen Abgriff und über das angeschlossene Druckmessgerät eine Messung des Drucks im Strömungskanal 44 unmittelbar vor (stromaufwärts) der Messblende 50 bei lediglich minimaler Beeinflussung der Strömung im Strömungskanal 44.
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In analoger Weise ist oberhalb der Messblende 50, beispielsweise 1 cm darüber, eine zweite Messleitung 56 an den Umfang des Strömungskanals 44 angeschlossen. Die Messleitung 56 kommuniziert also strömungsmäßig über eine in die Wand des Strömungskanals 44 eingelassene Öffnung bzw. Durchführung mit dem Strömungskanal 44. Die Öffnung und die Messleitung 56 haben einen verhältnismäßig geringen Durchmesser von beispielsweise 0,6 cm. Auch die Messleitung 56 ist in dem - gegenüber dem Strömungskanal 44 abgedichteten - Zwischenraum 54 zwischen dem Rohr 42 und dem Gehäuse 34 nach oben geführt und über einen hier nicht sichtbaren Leitungsabschnitt endseitig an ein Druckmessgerät angeschlossen. Dabei kann es sich um das bereits im Zusammenhang mit der ersten Messleitung 52 erwähnte Druckmessegerät oder ein separates Druckmessgerät handeln. Die Messleitung ermöglicht 56 damit einen Abgriff und über das angeschlossene Druckmessgerät eine Messung des Drucks im Strömungskanal 44 unmittelbar hinter (stromabwärts) der Messblende 50 bei lediglich minimaler Beeinflussung der Strömung im Strömungskanal 44.
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Durch den stromaufwärts der Messblende 50 sich einstellenden Staudruck ist der Druck dort höher als auf der stromabwärtigen Seite. Aus den gemessenen Drücken stromaufwärts und stromabwärts der Messblende 50 kann durch Differenzbildung der Messwerte der Differenzdruck bestimmt werden. Alternativ können die erste und die zweite Messleitung 52, 54 an ein (Differenz-) Druckmessgerät angeschlossen sein, welches direkt den Differenzdruck bzw. die Druckdifferenz bestimmt.
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Weiterhin ist im Strömungskanal 44 eine Umwälzpumpe oder kurz Pumpe 58 zur aktiven Beeinflussung und Förderung der Strömung des Reaktorkühlmittels angeordnet. Die Pumpe 58 befindet sich bevorzugt oberhalb (stromabwärts) der Messblende 50 und ist vorteilhafterweise als Axialpumpe ausgestaltet. In 2 sind der als Axialpumpenmotor ausgebildete, elektrisch angetriebene Motor 60 und das Axiallaufrad 62 der Pumpe 58 erkennbar. Der Motor 60 ist von einer allseitig umströmbaren, stromlinienförmigen Verkleidung mit geringem Strömungswiderstand umgeben. Die an den Motor 60 angeschlossenen Kabel 64 bzw. elektrischen Leitungen zur Stromzufuhr und zur Drehzahlmessung des Motors 60 sind über eine abgedichtete Durchführung in der Wand des Rohres 42 in den Zwischenraum 54 zwischen Rohr 42 und Gehäuse 34 geführt und über einen hier nicht sichtbaren Leitungsabschnitt an eine zugehörige Steuer- und Auswertungseinheit angeschlossen.
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Die Steuer- und Auswertungseinheit enthält Mittel zur Messung und Einstellung der aktuellen Motordrehzahl gemäß einem vorgegebenen Messprogramm. Die Steuer- und Auswertungseinheit enthält vorteilhafterweise auch eine Auswertungsroutine für den gemessenen Differenzdruck an der Messblende 50. Diese Auswertungsroutine kann mit einer Routine zur Auswertung und Einstellung der Motordrehzahl gekoppelt sein. Die Steuer- und Auswertungseinheit ist in der hier gezeigten Variante außerhalb des Gehäuses 34 der Messvorrichtung 32 angeordnet, so dass die Messvorrichtung 32 eine Messsonde mit integrierter Sensorik (Druckabnehmer) und Aktorik (Pumpe) aber mit ausgelagerter Steuer- und Auswertungseinheit ist. Die Steuer- und Auswertungseinheit kann sich beispielsweise außerhalb des Reaktordruckbehälters 2 in einer Leitwarte befinden.
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In einer alternativen Variante kann die Steuer- und Auswertungseinheit ebenfalls in die Messvorrichtung 32 integriert sein. Bei dieser Variante ist die Vorrichtung insgesamt zweckmäßigerweise für eine autonome Betriebsweise mit automatischer Abarbeitung eines zuvor programmierten Messablaufes, ohne Bedieneingriff während der eigentlichen Messung im Reaktorkern 8 ausgelegt.
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Ein vorteilhafter Ablauf eines Messprogrammes lässt sich wie folgt beschreiben:
- • Nach Herausheben eines auf einer zu messenden Kernposition sitzenden Brennelementes 6 wird die Messvorrichtung 32 dort mit der Brennelement-Lademaschine eingesetzt. Alternativ kann die Messvorrichtung 32 auch direkt auf eine vorhandene Leerstelle gesetzt werden.
- • Zur Durchsatzmessung wird die Pumpe 58 gestartet und läuft auf eine vorgegebene Grunddrehzahl.
- • Die Drehzahl der internen Pumpe 58 wird nun sukzessive bis zu einer vorgegebenen maximalen Drehzahl erhöht. Alternativ kann eine beliebige Drehzahlvariation als Funktion der Zeit durchfahren werden.
- • Das Reaktorkühlmittel wird durch die Pumpe 58 von unten angesaugt und durchströmt die Messvorrichtung 32.
- • Beim Durchströmen erzeugt das Reaktorkühlmittel entsprechend dem sich bei der jeweiligen Drehzahl der Pumpe 58 ergebenden Massenstrom eine Druckdifferenz über die Messblende 50, welche gemessen wird.
- • Drehzahl und gemessene Druckdifferenz werden kontinuierlich aufgezeichnet und sind damit dieser Kernposition zugeordnet.
- • Die Pumpe 58 wird ausgeschaltet und die Messung ist beendet.
- • Anschließend wird die Messvorrichtung 32 wieder aus dem Reaktorkern 8 herausgehoben und, falls gewünscht, wieder ein Brennelement 6 eingesetzt.
- • Dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis alle unterschiedlichen Kernpositionen vermessen wurden.
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Das Einbringen der Messvorrichtung 32 in die gewünschte Position im Reaktorkern 8 erfolgt während einer Unterbrechung des normalen Reaktorbetriebes, der sogenannten Revision oder Outage, bei geöffnetem Reaktordruckbehälter 2. Auch die Messung erfolgt vorteilhafterweise während der Outage. Durch die in die Messvorrichtung 32 integrierte Pumpe 58 wird eine Durchströmung der Messvorrichtung 32 und der stromaufwärtigen Zuströmregion 66 erzielt, ohne dass die Kühlmittelpumpen der Reaktoranlage laufen müssen. Der gesamte zu erwartende Zeitbedarf für die Messung ist deutlich kürzer als die Dauer einer normalen Outage. Insofern ist eine Beeinträchtigung der Outage-Abläufe nicht zu erwarten. Die Messvorrichtung 32 benötigt außer der Stromversorgung für die im Inneren befindliche Umwälzpumpe und für die Druckdifferenz-Messzelle keinerlei Hilfsmittel.
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Prinzipiell ist auch eine Variante der Messvorrichtung 32 möglich, die während des normalen Reaktorbetriebes Messungen vornimmt. Bei dieser Variante kann ggf. auf die Pumpe 58 im Strömungskanal 44 verzichten werden, da die Umwälzung des Reaktorkühlmittels dann durch die Kühlmittelpumpen des Reaktors bewerkstelligt wird. Hinsichtlich der Druckdifferenz-Messzelle ist bei dieser Variante eine vor Strahlung und Hitze schützende Kapselung vorteilhaft.
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Mit Hilfe der Messvorrichtung können die vorhandenen hydraulischen Unterschiede in der Zulaufgeometrie vom Boden des Reaktordruckbehälters bis zum Brennelement-Eintritt experimentell vermessen und beispielsweise in Gestalt eines Zeta-Wertes quantifiziert werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können fortan die Rechnungen zur Kernauslegung präziser machen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Reaktordruckbehälter
- 4
- Siedewasserreaktor
- 6
- Brennelement
- 8
- Reaktorkern
- 10
- Dampftrockner
- 12
- oberes Kerngitter
- 14
- unteres Kerngitter
- 16
- Steuerstabführungsrohr
- 20
- Kopf
- 22
- Kernmantel
- 24
- Ringraum
- 26
- Eintrittsblende
- 28
- Führungssteg
- 30
- Kerninstrumentierungs-Messlanze
- 32
- Messvorrichtung
- 34
- Gehäuse
- 36
- Zentrierkegel
- 38
- Kegelsitz
- 40
- Längsachse
- 42
- Rohr
- 44
- Strömungskanal
- 46
- Eintrittsöffnung
- 48
- Austrittsöffnung
- 50
- Messblende
- 52
- Messleitung
- 54
- Zwischenraum
- 56
- Messleitung
- 58
- Pumpe
- 60
- Motor
- 62
- Axiallaufrad
- 64
- Kabel
- 66
- Zuströmregion
