DE1052586B

DE1052586B - Vorrichtung zum Feststellen und UEberwachen von Undichtigkeiten in gasgekuehlten Atommeilern

Info

Publication number: DE1052586B
Application number: DEC13147A
Authority: DE
Inventors: Andre Roguin; Jacques Labeyrie
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1955-06-09
Filing date: 1956-06-06
Publication date: 1959-03-12
Also published as: NL207821A; NL113857C; CH351349A; FR1127618A; BE547938A; US2987459A; GB819366A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bei einem gasgekühlten Atommeiler zum Ermitteln und Überwachen von Undichtigkeiten in der den spaltbaren Stoff eines jeden Kanals umgebenden Hülle.

Sie bezweckt insbesondere die Schaffung einer Vorrichtung, die eine empfindliche Anzeige, eine leichte Überwachung und eine schnelle Auffindung solcher Undichtigkeiten ermöglicht.

Brüche oder einfache Risse in den Hüllen des spaltbaren Stoffes, die in Atommeilern eine dichte Trennung zwischen den Stäben und. dem Kühlgas herstellen, haben zur Folge, daß von dem Gas stark radioaktive Abfälle mitgerissen werden, die die strömungsabwärts liegenden Leitungen oder die Atmosphäre stark verunreinigen. Das durch den. Riß eintretende Gas kann ferner mit dem spaltbaren Stoff reagieren und ein Quellen des Stabes verursachen, durch das sein Herausnehmen erschwert wird.

Während gewisse Risse klein und somit ungefährlich bleiben, werden andere ständig größer. Es ist daher erforderlich, die Risse sehr schnell feststellen und ihre zeitliche Entwicklung verfolgen zu können.

Es ist an sich bekannt, die durch Neutronen hervorgerufene Radioaktivität des Kühlgases zu messen. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu messende Radioaktivität hat jedoch einen, anderen Ursprung, denn sie stammt von Spaltprodukten des Brennstoffes, die von dem Kühlgas mitgenommen werden. Ein Riß in der den spaltbaren Stoff umgebenden Hülle hat. nämlich zur Folge, daß in dem Gasstrom hinter diesem Riß Spaltprodukte im Atomzustand auftreten. Diese Produkte gehören festen oder gasförmigen, stark radioaktiven Elementen an, welche anschließend eine Kette von. ebenfalls radioaktiven Stoffen erzeugen. Diese durch den Riß austretenden radioaktiven Stoffe können elektrisch geladen sein oder nicht.

Die von der Anwesenheit dieser radioaktiven Stoffe in dem Kühlgas herrührende Veränderung der Radioaktivität kann, wie ebenfalls an sich bekannt ist, in dem Gesamtgasstrom festgestellt werden; eine Vorrichtung zur Feststellung der Radioaktivität nach Art der Ionisierungskammern, Geigerzähler, Proportionalzähler oder Szintillationszähler usw. kann in der Gesamtheit des austretenden Gases das Vorhandensein einer über der normalen Aktivität liegenden Aktivität feststellen. Eine Einzelerfassung ist natürlich auf diesem Wege nicht möglich. Hierzu mußte, beispielsweise nachdem eine erhöhte Gesamtradioaktivität festgestellt wurde, der Meiler stillgesetzt und, beispielsweise mit Hilfe eines Periskops, die beschädigte Hülle gesucht werden.

Diese Schwierigkeiten werden bei einer zur Anzeige und Überwachung von Undichtigkeiten in der Vorrichtung zum Feststellen
und überwachen von Undichtigkeiten
in gasgekühlten Atommeilern

~

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique,
ίο Paris

Vertreter: Dr. W. P. Radt, Patentanwalt,
Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 9. Juni 1955

Jacques Labeyrie₁ Paris,
und Andre Roguin, Bourg-la-Reine, Seine (Frankreich), sind als Erfinder genannt worden

den spaltbaren Stoff eines jeden Kanals umgebenden Hülle dienenden Vorrichtung, die die hinter den etwaigen Undichtigkeiten auftretenden Änderungen der Radioaktivität des an den Hüllen vorbei strömenden Gases zur Feststellung ausnutzt, gemäß der Erfindung durch Einrichtungen vermieden, durch die nacheinander jedem einzelnen Kanal oder gegebenenfalls aus mehreren Kanälen bestehenden Kanalgruppen. Gas zugeführt wird, das weiterhin durch geeignete Leitungen einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen zur Anzeige der Radioaktivität zugeführt wird, die deren jeweilige Änderung unabhängig von der normalen, von dem Kühlgas infolge seines Durchflusses durch den Meiler angenommenen Radioaktivität anzeigt bzw. anzeigen und die — bzw. (bei Verwendung mehrerer) von denen jede — einzeln nacheinander mehrere Knäle zur intermittierenden Überwachung jedes Kanals prüft, wobei die Zuführung des Gases selbsttätig durch in den· Verbindungsleitungen zu den einzelnen Kanälen angeordnete, durch einen Umschalter betätigte Ventile gesteuert ist. Hierbei kann man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine zusätzliche, auf dem gleichen Prinzip beruhende, aber weniger empfindliche Einrichtung zur Dauerüberwachung von Kanalgruppen zur Unterstützung der intermittierenden Überwachung jedes einzelnen Kanals vorsehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ferner zweckmäßig mit einer Anzeigevorrichtung mit einer

809 769/465

Claims

Anzeigekammer ausgerüstet, durch die ein fortlaufender, diskontinuierlich bewegter Filterstreifen läuft, auf dem die die festgestellten Veränderungen der Radioaktivität bewirkenden radioaktiven Teilchen fester Elemente festgehalten und gesammelt werden. Durch die hierdurch erzielte Konzentration der Elemente wird eine sehr gute Empfindlichkeit der Vorrichtung erzielt. Man kann ferner gemäß der Erfindung der Anzeigevorrichtung eine selektive Empfindlichkeit geben, welche für die Strahlungen der in dem Kühlgas vorhandenen Spaltprodukte größer als für die von einer beliebigen anderen Ursache herrührenden Störstrahlungen ist. Die Selektivität der Empfindlichkeit der Anzeigevorrichtung kann hierbei durch zweckmäßige Wahl ihrer Wandstärke erzielt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung so ausgebildet werden, daß, wenn der Schwellenwert der festgestellten Aktivität einen vorausbestimmten Wert übersteigt, eine Vorrichtung zur Aufzeichnung dieser Aktivität die Auslösung einer Alarmvorrichtung bewirkt und die aufeinanderfolgende Abtastung der Kanäle unterbricht. Die Erfindung ist nachstehend beispielshalber erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung, deren einzige schematische Abbildung eine erfindungsgemäße Anzeige- und Überwachungsvorrichtung zeigt. Bei dem dargestellten Beispiel wird angenommen, daß es sich um einen luftgekühlten Meiler mit natürlichem Uran und Grapihit handelt. Die Erfindung ist jedoch natürlich ganz allgemein anwendbar und kann auch für einen beliebigen gasgekühlten Meiler benutzt werden. Der Meiler enthält den Graphitblock 1, in welchem Kanäle angebracht sind, von denen ein einziger, nämlich der Kanal 2, dargestellt ist. 3 bedeutet einen in den Kanal 2 eingebrachten Uranstab. Der Graphitblock 1 wird von einer Betonmauer 4 umgeben. Am Ausgang des Kanals 2 entnimmt eine Spezialsonde 5 Kühlluft. Diese Luft wird durch das Küken 6 und das Hahngehäuse 7 aus dem Meiler herausgeführt. Ein Rohr 8 führt zu dem Aufstellungsort der Anzeigevorrichtungen. Bei dem dargestellten Beispiel ist die intermittierende Anzeige durch aufeinanderfolgendes Abtasten der verschiedenen Kanäle gewählt; es können jedoch auch alle anderen obenerwähnten Anzeigearten benutzt werden. Eine im ganzen mit 9 bezeichnete Umschaltvorrichtung mit elektrisch gesteuerten Ventilen gestattet, der eigentlichen Anzeigevorrichtung 10 eine beliebige Luftentnahme einer Kanalgruppe zuzuleiten. Falls diese Gruppe z. B. 135 Kanäle umfaßt, würde die Wahl einer Abtastdauer von 20 Sekunden je Kanal zu einer Zeit von 45 Minuten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen in demselben Kanal führen. Diese Dauer ist zweckmäßig und reicht aus, um einen Riß zu entdecken, bevor er gefährlich wird. Die elektrisch gesteuerten Ventile der Vorrichtung 9 werden durch einen Umschalter 11 gesteuert. Die bei dem dargestellten Beispiel benutzte Anzeigevorrichtung ist ein Strahlungs zähl er 12, welcher für die Betastrahlen der Spaltprodukte empfindlich, aber für die Betastrahlen des Argons 41 (welches von der Aktivierung des Argons 40 der Kühlluft herrührt und den größten Teil der natürlichen von der Luft bei ihrem Durchgang durch den Meiler angenommenen Radioaktivität enthält) und für Gammastrahlen unempfindlich ist. Die Diskriminationswirkung wird einfach durch eine geeignete Wahl der Dicke der Wand des Zählers erhalten. Der Zähler befindet sich in einem Kasten 13, in welchen das in dem Kanal 2 entnommene Gas gelangt. Er mißt die Strahlung der in dem Volumen des Kastens enthaltenen Gasmasse. Der Kasten 13 kann in der in der Zeichnung dargestellten Weise (was jedoch nicht unerläßlich ist) von einem Streifen 23 durchlaufen werden, welcher die radioaktiven Elemente filtert, wobei die Ausbildung zweckmäßig so getroffen ist, daß der Streifen bei jeder Stellungsänderung des Umschalters 11 um die Breite des Kastens 13 vorrückt, so daß für jede neue Abtastung eines Kanals ein frischer Filterabschnitt benutzt wird. EinedenbekanntenIntegratoren ähnliche elektronische Vorrichtung 14 verstärkt die Impulse des Zählers und wandelt sie in eine elektrische Spannung um, welche von einem kontinuierlich arbeitenden Registriergerät 15 aufgezeichnet wird. Eine Luftpumpe 16 bewirkt den Umlauf der Luft in den Entnahmerohren und ihre Abfuhr durch den Kamin 17. Die von jedem Rohr während der Anzeige gelieferten Volumina können z. B. größenordnungsmäßig 1 1 in der Sekunde betragen. Ein vor der Anzeigevorrichtung 10 angebrachtes Filter 18 verhindert die Verschmutzung derselben durch Staub. Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Falls die Aktivität der Kühlluft unter einem gewissen Schwellenwert bleibt, welcher dem Höchstwert entspricht, welchen die normale Radioaktivität dieser Luft erreichen kann, dreht sich der Umschalter 11 gleichmäßig, und die elektrisch gesteuerten Ventile der Vorrichtung 9 werden nacheinander geöffnet, so daß sie nacheinander die Feststellung und Messung der Radioaktivität in jedem Kanal des Meilers gestatten. Wenn zu einem gegebenen Zeitpunkt in einem der Kanäle die Aktivität der Kühlluft größer als der obige Schwellenwert wird, hält ein Kontakt 19 der Registriervorrichtung 15 den Umschalter 11 an, z. B. durch Erregung eines Elektromagneten 22, und setzt zwei Signalvorrichtungen in Betrieb, von denen die akustische Signalvorrichtung 21 anzeigt, daß der Umschalter stillgesetzt ist, während die andere leuchtende Signalvorrichtung 20 den betreffenden Kanal angibt. Eine nicht dargestellte, der oben beschriebenen Vorrichtung entsprechende Vorrichtung gestattet dann, in diesem Kanal eine kontinuierliche Entnahme vorzunehmen und die Entwicklung des Risses zu verfolgen, während die beschriebene Vorrichtung die Abtastung der anderen Kanäle wieder aufnimmt. Verschiedene nicht dargestellte Sicherheitsvorrichtungen gewährleisten das richtige Arbeiten und die schnelle Entstörung der Gesamtordnung. Patentansprüche:

1. Vorrichtung bei einem gasgekühlten Atommeiler zur Anzeige und Überwachung der Undichtigkeiten in der den spaltbaren Stoff eines jeden Kanals umgebenden Hülle unter Ausnutzung der hinter den etwaigen Undichtigkeiten auftretenden Änderung der Radioaktivität des an den Hüllen vorbeiströmenden Gases, gekennzeichnet durch Einrichtungen, durch die nacheinander jedem einzelnen Kanal oder gegebenenfalls aus mehreren Kanälen bestehenden Kanalgruppen Gas zugeführt wird, das weiterhin durch geeignete Leitungen einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen zur Anzeige der Radioaktivität zugeführt wird, die deren jeweilige Änderung unabhängig von der normalen, von dem Kühlgas infolge seines Durchflusses durch den Meiler angenommenen Radioaktivität anzeigt bzw. anzeigen und die — bzw. (bei Verwendung