DE1088164B - Apparatur zur Bestimmung der Verteilung der Neutronenflussdichte im Innern von Kernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Bestimmung der Verteilung der Neutronenflußdichte im Innern von Kernreaktoren. ■

Zur Bestimmung der Verteilung der Neutronenflußdichte in solchen Reaktoren, also zur »Flußabtastung«, ist es üblich, in den Reaktorkern einen Stab oder einen Draht einzuführen, der im allgemeinen aus Wolfram hergestellt ist. Durch eine Bestrahlung des eingeführten Drahtes mit den im Reaktorkern vorhandenen Neutronen wird eine Aktivierung des Drahtes bewirkt; bei Herausnahme aus dem Reaktorkern gibt der Draht y- und/oder /J-Strahlung ab, deren Dichte an den verschiedenen Abschnitten des Drahtes von der Neutronenflußdichte an den entsprechenden Stellen im Reaktorkern abhängt. Eine Aufzeichnung der Strahlungsintensitätsweßwerte an aufeinanderfolgenden Abschnitten des Drahtes, die in Längsrichtung einen gewissen Abstand voneinander haben, gibt daher die Verteilung der Neutronenflußdichte innerhalb des Reaktorkerns wieder. Da jedoch der Draht in das eine Ende des Reaktorkerns eingeführt und aus diesem herausgezogen werden muß, wobei zur Aufnahme des Drahtes innerhalb des Reaktorkerns ein Kanal vorgesehen ist, sind die Bereiche "des Drahtes, die zuerst in den Reaktorkern eingeführt und zuletzt aus ihm herausgezogen werden, während einer längeren Zeitspanne der Strahlung ausgesetzt, als es für den übrigen Draht der Fall ist. Tatsächlich tritt eine unvermeidbare, fortschreitende Zunahme der Bestrahlung, der der Draht ausgesetzt wird, vom oberen zum unteren Ende des Drahtes hin auf. Wenn die zum Einbringen und Herausziehen erforderliche Zeit im Vergleich zur Bestrahlungszeit kurz ist, ist die hinzugekommene Ungleichmäßigkeit vernachlässigbar; da dies in der Praxis nicht der Fall ist, liefert eine Anzeige der Strahlung von aufeinanderfolgenden Abschnitten des Drahtes nach dem Herausziehen aus dem Reaktorkern keine genaue Angabe der Neutronenflußdichte im Reaktorkern.

Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit mit einer Vorrichtung überwunden, die in Abhängigkeit vorr der Bewegung des Drahtes betätigt wird, wenn dieser einem auf Strahlung ansprechenden Instrument dargeboten wird, und mit der die Anzeige des Instruments zur Kompensation der unvermeidbaren Unterschiede der Zeitdauer geändert wird, während der der Draht der Strahlung ausgesetzt wird. Hierzu dient z. B. eine in die Schaltung des Anzeigegeräts eingeschaltete veränderbare Impedanz, die je nach der Lage des Meßpunktes auf dem Draht geändert wird.

Die Änderung der Impedanz kann von einer mechanischen Verbindung zwischen der Vorrichtung, die die Lage des Drahtes in Längsrichtung in bezttg auf das strahltingsempfindliche Instrument einstellt,, und einem Apparatur zur Bestimmung

der Verteilung der Neutronenflußdichte

im Innern von Kernreaktoren

Anmelder:

A. E. I.-John Thompson Nuclear

Energy Company Limited,

London

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 18. Oktober 1957

Max William Jervis, Grove Park, Cheshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Teil erfolgen, der den Wert der Impedanz festlegt. Zum Beispiel kann die mechanische Verbindung zum Kontaktarm eines veränderbaren Widerstands gehen, der so bemessen ist, daß er die Ungleichheit der Bestrahlungsdauer korrigiert und der an dem elektrischen Anzeigegerät derart angeschlossen ist, daß eine Kompensation der von dem Gerät gegebenen Anzeige in Abhängigkeit von der Lage des Drahtes in Längsrichtung gegenüber dem auf Strahlung ansprechenden Instrument zustande kommt. Andererseits kann auch ein nicht abgestufter Widerstand benutzt werden, dessen Kontaktarm über eine entsprechend geformte Führung von der mechanischen Verbindung bestätigt wird.

Das Gesetz für die Abstufung des Widerstandes und/oder die Form der Führiingsseheibe kann durch Berechnung der Flußverteilung im Reaktorkern oder aus Messungen ermittelt werden, die ohne Anwendung der Korrektion ausgeführt sind. Andererseits kann auch eine veränderbare Induktivität oder ein veränderbarer Kondensator benutzt werden. Falls ein veränderbarer Kondensator vorliegt, kann eine Abstufung der Kapazität leicht durch eine passende Formung der als Kapazität benatzten Koudensatorelektroden erhalten werden.

Die Erfindung wird ntin an Hand der Figuren beschrieben.

009 589/360

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den Reaktorkern, in den der Draht hineingeführt und aus dem er herausgezogen werden kann;

Fig. 2 ist die Apparatur zur Anzeige der Strahlung, die vom Draht abgegeben wird, nachdem dieser aus dem Reaktorkern herausgenommen ist;
• Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Apparatur nach Fig. 2;

Fig. 4 zeigt die Anordnung des Reaktorkerns in Einzelheiten.

Nach Fig. 1 ist ein Reaktorkern 1 von einer äußeren Hülle 2 umschlossen und mit einer Prüfapparatur versehen, die in einem Vorsprung 3 untergebracht ist, in dem sich eine Rolle 4 befindet, um die ein Prüf draht 5 gewunden ist. Der Draht 5 kann in einen senkrechten Kanal 6 durch Drehen der Rolle 4 eingeführt und aus diesem entfernt werden. Nach dem Herausziehen aus dem Kanal wird das Prüfgerät nach einem Untersuchungsort gebracht und der Draht einer Messung unterzogen, um die Intensitätsverteilung der y- oder y?-Strahlung in den aufeinanderfolgenden Bereichen des in Längsrichtung verschobenen Drahtes festzustellen.

Eine Ausführungsform der Apparatur zur Prüfung der vom Draht abgegebenen Strahlung ist in Fig. 2 zu sehen; der Draht5 wird vor einem auf Strahlung ansprechenden Instrument 7 vorbeigeführt, so daß sich in Längsrichtung voneinander getrennte Bereiche des Drahtes dem Instrument nacheinander darbieten.

Der Draht wird dabei von einer Rolle 8, die an einer drehbaren Welle 9 angebracht ist, z. B. von einem Elektromotor 10, abgewickelt.

Das Instrument 7 kann eine Ionisationskammer sein, deren Aktivität nach einer Verstärkung in einem Verstärker 12 von einem elektrischen Anzeigegerät 11 gemessen wird. Das Gerät 11 ist als Registriergerät dargestellt, desen Papierstreifen 13 in einer entsprechenden Beziehung zur Lage des Drahtes 5 in Längsrichtung weitergeschoben wird. Dies kann von einem Ringfeldsystem bewirkt werden, dessen Geber 14 mit der Welle 9 verbunden ist und dessen Empfänger 15 zur Bewegung des Streifens 13 benutzt wird. Ein Zeichenstift 16 des Geräts 11 zeichnet dementsprechend eine Linie auf den Streifen, die die vom Draht emittierte Strahlung in Längsrichtung aufeinanderfolgender getrennter Bereiche darstellt. Andere Vorrichtungen zur Kopplung der Bewegung des Stabes und des Papierstreifens können leicht angegeben werden.

Zusätzlich zum Registriergerät oder an dessen Stelle kann ein Anzeigegerät Verwendung finden.

Zur Kompensation der Unterschiede der Zeitdauer, während der der Draht der Strahlung ausgesetzt wird, die von der Einführung und vom Herausziehen des Drahtes aus dem Kern herrühren, wird ein veränderbarer Widerstand 17, der mit einem Teil der Meßschaltung, z. B. mit dem Verstärker 12 in Verbindung steht, in einer Weise geändert, die von der Lage des Drahtes abhängt, so daß die Empfindlichkeit der Meßschaltung hinsichtlich der Fehler der ungleichmäßigen Bestrahlung verbessert wird. Der Widerstand 17 kann, wie bereits erwähnt, als nichtlinear gewickeltes Potentiometer oder als Potentiometer vorliegen, dessen Kontaktarm von einer entsprechend geformten Führung •bewegt wird, die von der Welle 9 angetrieben wird.

Die Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 2, bei der eine Subtraktionsschaltung 18 zwischen dem Verstärker 12 und dem Registriergerät 11 eingesetzt = ist. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des veränderbaren Widerstands nicht zum Verstärker 12, wie nach Fig. 2, sondern zur Subtra'ktionsschaltung 18 geleitet, in der es vom Ausgangssignal des Verstärkers 12 subtrahiert wird.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausbildung der Fig. 1, in der der Prüfbehälter 3 in das obere Ende einer von mehreren Standröhren 19 eingepaßt ist, die durch eine biologische Abschirmung 20 und das Druckgefäß 2 hindurchragen und gegenüber je einem der Kanäle 6 ausgerichtet sind. Die übrigen Standröhren sind mit Deckplättchen 21 luftdicht abgeschlossen.

Bei einem normalen Verfahren wird der Prüf draht 5 abgesenkt und während einer passenden Zeitspanne, z. B. 30 min, im Reaktorkern gelassen. Dann wird er auf der Rolle 4 aufgewickelt. Die Prüfvorrichtung wird danach abgenommen und auf einen Prüfkanal 22 aufgesetzt; an der Stelle 4' ist die aufgesetzte Prüfvorrichtung zu sehen. Der Draht 5' dieser Anordnung wird durch eine ringförmige Ionisationskammer 23 abgesenkt, die die Kammer 7'nach Fig. 3 sein kann und mit dem Verstärker 12 in Verbindung steht.

Es sei hervorgehoben, daß in allen Fällen die Meßapparatur ein Registriergerät, z. B. ein Schreiber mit Papierstreifen sein kann; es kann aber auch z.B. mit einem Meßgerät bloß eine veränderliche Anzeige erhalten werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Apparatur zur Bestimmung der Verteilung der Neutronenflußdichte im Innern eines Kernreaktors mit einem Gerät, das eine draht- oder stabförmige Sonde in einen senkrecht durch den Reaktor führenden Kanal im wesentlichen über dessen gesamte Länge absenkt und wieder herauszieht, nachdem die Sonde der Strahlung im Reaktor ausgesetzt war, und mit einem weiteren Gerät, das die in der Sonde induzierte Radioaktivität fortschreitend an der Sondenlänge entlang mißt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die die Intensitätsweßwerte längs der Sonde in der Weise abändert, daß die Unterschiede der Zeitdauer kompensiert werden, während der sich jeweils die verschiedenen Sondenabschnitte im Strahlungsfeld des Reaktorkerns befunden haben.

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Bewegung der Sonde, wenn diese dem auf Strahlung ansprechenden Gerät dargeboten wird, die vom Gerät abgegebenen Signale (Spannungen oder Ströme) veränderbar sind und die Abänderung der Intensitätsmeßwerte entsprechend den geänderten Signalen erfolgt.

3. Apparatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsintensität der Sonde dadurch gemessen wird, daß sie an einer Ionisationskammer vorbeigeführt wird und die Ausgangssignale der Kammer gemessen werden.

4. Apparatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Ort der draht- oder stabförmigen Sonde proportionales Signal von dem Ausgangssignal des strahlungsempfindlichen Gerätes abziehbar ist, bevor das Ausgangssignal zu einem Meßgerät weitergeleitet wird.

5. Apparatur nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trommel oder eine ähnliche Vorrichtung, in der die drahtförmige Sonde auf- und abgewickelt wird, innerhalb einer Hülle

• angeordnet'ist, die von dem durch den Reaktorkern gehenden Kanal nach Prüfung dieses Kanals abnehmbar und zu einer Meßstation beförderbar

ist, in der der Draht fortschreitend an einer Ionisationskammer vorbeigeführt wird, die der Meßapparatur zugeordnet ist.

6. Apparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation eine ringförmige Ionisationskammer enthält, die oberhalb eines Schachtes oder einer anderen vertikalen Durchgangsöffnung derart angeordnet ist, daß die draht-

förmige Sonde durch die ringförmige Ionisationskammer in den Schacht absenkbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Le Journal de Physique et Ie Radium«, Bd. 14,

1953, S. 463 und 464;

»Advances in Nuclear Engineering«, Bd. 2, 1957,

S. 411 bis 414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen