DE1039145B

DE1039145B - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Defekten an Brennstoffelementen in Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1039145B
Application number: DEA26379A
Authority: DE
Inventors: Dr Eberhard Steudel; Dr Peter Dosch; Dr Stefan Krawczynski; Dr Heinrich Schultz
Original assignee: KERNREAKTOR BAU und BETR S GES; AEG AG
Current assignee: KERNREAKTOR BAU und BETR S GES; AEG AG
Priority date: 1957-01-16
Filing date: 1957-01-16
Publication date: 1958-09-18

Description

DEUTSCHES

Bei Kernreaktoren, bei denen die Brennstoffelemente mit Flüssigkeiten gekühlt werden, besteht die Gefahr, daß im Betrieb infolge der Ausdehnung des Urans oder aus anderen Gründen die Ummantelung (z. B. aus Aluminium, Zirkon od. dgl.) der Brennstoffelemente undicht wird und das Kühlmittel mit dem Uran in Verbindung kommt und auf diese Weise das äußerst giftige Plutonium in das Kühlmittel gelangt. Aus diesem Grund ist es unerläßlich, etwaige Defekte an der Ummantelung der Brennstoffelemente rechtzeitig festzustellen und dementsprechend sämtliche Brennstoffelemente dauernd zu überwachen.

Das Auftreten derartiger Beschädigungen an der Ummantelung der Brennstoffelemente läßt sich ohne weiteres an der zunehmenden Radioaktivität des Kühlmittels feststellen, was keinerlei Schwierigkeiten bereitet.

Die Auffindung der schadhaften Brennstoffelemente bedingte aber bisher einen derartigen Aufwand an Meßeinrichtungen und Leitungen usw., daß dadurch ao die Bedienung und Sicherheit des Reaktors gefährdet war.

Gemäß der Erfindung werden nun diesel Schwierigkeiten bei Verwendung von Kühlflüssigkeiten, die durch Ionenaustauscher gereinigt werden können, auf einfachste Weise vermieden, indem zur Ermittlung der beschädigten Brennstoffelemente in den Kühlkanälen aller Brenstoffelemente oberhalb ihres Flüssigkeitsspiegels axial verschiebbare Probekörper angebracht sind, die bei abgeschaltetem Reaktor und gedrosseltem, ausschließlich oder nahezu ausschließlich auf Durchgang durch den Reinigungskreis geschaltetem Kühlstrom in die Kühlflüssigkeit der Brennstoffelemente eingetaucht und nach vorbestimmter Zeit herausgezogen werden, wonach ihre durch die an ihnen fixierten Spaltprodukte verursachte Radioaktivität gemessen wird.

Als Probekörper werden Stäbe von länglicher, vorzugsweise runder Form verwendet (beispielsweise Drähte aus Edelstahl, Aluminium u. dgl.), die zweckmäßig mit einer Schicht aus dem gleichen Kunstharz überzogen sind, das auch in den Ionenaustauschern zur Anwendung kommt, oder vollständig aus Austauscherkunstharz hergestellt sind. Die Notwendigkeit eines derartigen Überzuges ergibt sich aus der Tatsache, daß die meisten Metalle im Neutronenfeld der Brennstoffelemente radioaktiv werden. Beim Eintauchen der Probekörper in die Kühlflüssigkeit der Brennstoffelementkanäle werden durch Ionenaustausch die Spaltprodukte in der Kunstharzschicht fixiert, so daß die durch sie verursachte Radioaktivität der Probekörper gemessen werden kann. Durch Vergleich der Radioaktivität der aus sämtlichen oder gegebenenfalls auch nur aus einzelnen mit verdächti-Verfahren und Vorrichtung

zur Ermittlung von Defekten

an Brennstoffelementen in Kernreaktoren

Anmelder:

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft,
Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150, und Kernreaktor Bau- und Betriebs-Gesellschaft m.b.H.,
Karlsruhe, Weberstr. 5

Dr. Eberhard Steudel, Dr. Peter Dosch,
Dr. Stefan Krawczynski und Dr. Heinrich Schultz,

Karlsruhe,
sind als Erfinder genannt worden

gen Brennstoffelementen besetzten Kanälen gezogenen Probekörper mit dem erfahrungsgemäß festgestellten Normal wert können dann ohne jede Schwierigkeit die schadhaften Brennstoffelemente ermittelt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens sind folgende Maßnahmen erforderlich:

1. Der Reaktor wird abgeschaltet;

2. der Kühlstrom wird auf das gerade noch notwendige Maß gedrosselt, möglichst so weit, daß der gesamte Kühl strom nur noch durch den Reinigungkreis geht;

3. an jedem Brennstoffelement bzw. nur an solchen, die infolge besonderer Belastung oder anderer Erscheinungen verdächtig sind, wird der Probekörper mit der Kunstharzschicht in die Kühlflüssigkeit eingetaucht;

4. nach einheitlich vorbestimmter, genau definierter Zeit werden die Probekörper herausgezogen und wird ihre Radioaktivität gemessen.

Auf diese einfache Art und Weise ist sehr schnell ein Überblick zu erhalten, in welchem Brennstoff kühlkanal sich Spaltprodukte in überdurchschnittlich hoher Menge angesammelt haben; hieraus ist zu schließen, welche Brennstoffummantelungen beschädigt sind. Zum besseren Verständnis ist in der Zeich-

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nung ein Teil eines Kühlkanals mit Brennstoffelement und Probestab dargestellt. Der Brennstab 1 mit der Ummantelung 2 ist von dem Kühlrohr 3 umgeben, durch das das Kühlmittel 4 in Richtung der Pfeile von unten nach oben strömt, um bei 5 abzufließen. Der .Probestab 6 mit der Harzschicht 7 ist in seiner obersten Stellung eingezeichnet und wird zur Probenentnahme — wie beschrieben — in die Kühlflüssigkeit eingetaucht.

Zur Erleichterung der Handhabung werden die aus den Brennstoffelementen herausragenden Enden mit einem Knopf od. dgl. versehen, so daß sie leicht in die Kühlflüssigkeit eingetaucht und aus ihr wieder herausgezogen werden können. Zweckmäßig werden die Probestäbe durch eine zuverlässig schließende Dichtung, z. B. Weichgummilippen, in die Kühlkanäle der Brennstoffelemente eingeführt, damit beim Herausziehen" der Probestäbe kein — oder nur wenig — Schutzgas, das den Raum oberhalb der Kühlflüssigkeit ausfüllt, verlorengeht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich in der beschriebenen Form nicht nur durch die Einfachheit seiner Handhabung aus, sondern auch dadurch, daß es sich einfacher, leicht anzuwendender und zu handhabender Vorrichtungen bedient und daß es gestattet, zuverlässige, über eine gewisse Zeit integrierte Werte zu ermitteln, während die bisher bekanntgewordene Entnahme von Proben immer nur einen Momentanwert liefert. Außerdem besitzt es gegenüber der Entnahme von Proben den Vorzug, daß es keiner besonderen Maßnahmen bedarf, um den Verlust von Schutzgas und das Entweichen radioaktiver Gase zu verhindern.

Schließlich gestattet das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentlich schnellere Ermittlung von Störungsstellen, als dies durch die bisher bekanntgewordene Entnahme von Proben möglich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung von Defekten an den Ummantelungen der Brennstoffelemente bei Kernreaktoren, die mit einer Flüssigkeit gekühlt werden, welche durch lonen-Austauscher gereinigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß l>ei abgeschaltetem Reaktor und gedrosseltem, ausschließ lieh oder nahezu ausschließlich auf Durchgang durch den Reinigungskreis geschaltetem Kühlstrom in die Kühlflüssigkeit der Brennstoffelementkanäle Probekörper eingetaucht und nach einheitlich festgelegter vorbestimmter Zeit herausgezogen werden, worauf ihre, durch die an ihnen fixierten Spaltprodukte verursachte Radioaktivität gemessen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem über das obere Ende des Brennstabes hinaus verlängerten Teil der Brennstoffelementen-Kühlrohre (3) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels axial verschiebbare runde Probekörper (6), beispielsweise aus Edelstahl oder Aluminium — mit oder ohne Überzug — mittels nach außen möglichst gasdicht abschließender Dichtung auswechselbar eingesetzt und zweckmäßig an ihrem äußeren Ende mit Handknopf od. dgl. versehen sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Probekörper mit einer zweckmäßig abziehbaren Schicht eines als Ionen-Austauscher verwendbaren Kunstharzes überzogen oder ganz aus Kunstharz hergestellt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen