DE1093501B

DE1093501B - Verfahren zur Beobachtung, Messung und Regel-Kontrolle der Temperatur von Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1093501B
Application number: DEF28073A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Heimann
Original assignee: FORSCHUNGSLABORATORIUM HEIMANN W PROF DR ING; FORSCHUNGSLABORATORIUM PROF
Current assignee: FORSCHUNGSLABORATORIUM HEIMANN W PROF DR ING; FORSCHUNGSLABORATORIUM PROF
Priority date: 1959-03-28
Filing date: 1959-03-28
Publication date: 1960-11-24

Description

Verfahren zur Beobachtung, Messung und Regel-Kontrolle der Temperatur von Kernreaktoren Eine für den Dauerbetrieb und die Sicherheit von Kernreaktoren unbedingt notwendige Kontrolle ist die laufende Überwachung der Temperatur. Man hat bisher diese Temperatur des Reaktors durch Überwachung des Kühlmittels kontrolliert. Die Temperatur des Kühlmittels stellt jedoch nur einen resultierenden Mittelwert der Temperaturen der einzelnen wärmeerzeugenden Elemente dar, und es leuchtet ein, daß bei unzulässiger Temperatursteigerung nur eines einzelnen Brennelementes die Temperatur des Kühlmittels sich relativ wenig verändert, so daß die Möglichkeit gegeben ist, gefährliche Temperaturveränderungen einzelner Brennlemente zu übersehen. Außerdem treten gelegentlich auch an anderen Stellen in der Spaltzone des Reaktors lokale Erhitzungen auf, z. B. im Moderator oder Reflektor, die leicht zu einer Beschädigung und Außerbetriebsetzung des Reaktors führen können. Auch diese unzulässigen Temperaturänderungen gingen bisher in die Kühlmitteltemperatur mit ein, so daß sie im einzelnen kaum feststellbar waren. Zusammenfassend ist daher festzustellen, daß die Überwachung eines Reaktors im Betriebe bisher nicht so spezifiziert erfolgt, daß Gefahrenmomente bereits in ihrer Entstehung erkannt werden können.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Diese besteht darin, daß die Temperaturstrahlung der Spaltzone und anderer thermisch belasteter Teile eines Reaktors, wie vor allem der Brennelemente, mittels wärmestrahlungsempfindlicher Bildwandler im einzelnen elektronisch abgebildet und in ein optisch sichtbares oder elektronisch übertragbares Bild verwandelt wird. Die so erhaltenen Abbildungen der inneren Teile eines Reaktors sind in ihrer Lichtintensität in großen Bereichen leicht annähernd proportional der Temperatur zu machen. Auf diese Weise erhält man einen ausgezeichneten Indikator für unterschiedliche thermische Belastungen in den verschiedenen Reaktorteilen. Die so gewonnenen Bilder können unmittelbar aus dem Innern des Reaktors fernsehmäßig auf beliebige Distanz übertragen werden, so daß eine sichere Fernkontrolle des Reaktors bezüglich seines Temperaturgleichgewichtes erfolgen kann.
Außerdem ergibt sich nach der Erfindung die Möglichkeit, die Abbildungen aller erfaßten Einzelteile zu einem schematischen oder optisch echten Gesamttemperaturbild des ganzen Reaktors zusammensetzen, wobei naturgemäß auftretende Temperaturdifferenzen zwischen einzelnen Teilen klarer erkennbar sind als bei der Betrachtung der Einzelbilder.
Im weiteren kann nach der Erfindung ein oder es können mehrere unabhängige Vergleichsstrahler auf eine vorbestimmte konstante oder regelbar veränderliche Temperaturen gebracht und in das Temperaturbild des Reaktors auf an sich bekannte Weise eingeblendet werden, so daß bereits ohne eine Temperatureichung unzulässige Temperaturdifferenzen rein optisch leicht erkennbar werden, insbesondere wenn der bzw. die Vergleichsstrahler auf die höchstzulässige Temperatur geheizt werden. Mit an sich bekannten Mitteln können die so gewonnenen Bilder auch für längere Zeit gespeichert und beliebig oft wieder sichtbar gemacht werden.
In Erweiterung dieses Verfahrens besteht auch die Möglichkeit, die Helligkeitswerte des Gesamtbildes bzw. einzelner Bildpunkte mit dem Helligkeitswert der Vergleichsstrahler elektrisch zu vergleichen, was beispielsweise eine Auswertung des Differenzbetrages in einer Brückenschaltung ermöglicht. Es erübrigt sich, an dieser Stelle auf eine solche Auswertung näher einzugehen, da sie dem Spezialfachmann bekannt ist. Die von der Brückenschaltung festgestellten, einer gewollten Größe entsprechenden Maximal-und Minimalwerte können sodann nach Verstärkung der Brückenausgangsspannung über ein Relais eine beliebige Schaltung auslösen, beispielsweise den Zufluß oder Abfluß des Kühlmittels regeln oder auch den Reaktor völlig außer Betrieb setzen.
Eine weitere Anwendung dieses Verfahrens ist auch in der besseren Temperaturkontrolle von Bestrahlungsobjekten oder chemischen Reaktionen im Reaktor gegeben. Selbstverständlich kann das Verfahren auch zu Demonstrationszwecken, insbesondere in Fach- und Hochschulen und zum Fernunterricht sehr geeignet sein.
Für jeden spektralen Empfindlichkeitsbereich der benutzten strahlungsempfindlichen Elemente ist durch eine Regelung der auftretenden Strahlungsintensität der lineare Bereich der Abhängigkeit zwischen Strahlungsintensität und Helligkeit einzustellen. Zweckmäßig wird man diese Regelung durch Vergleich auf Temperaturgrade eichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Beobachtung, Messung und Regelkontrolle der Temperatur von Kernreaktoren, insbesondere im Inneren der Reaktorspaltzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturstrahlung der einzelnen betriebswichtigen Reaktorteile, wie z. B. der Brennelemente, Moderatoren, Reflektoren und Kühlmittel, mittels wärmestrahlungsempfindlicher Bildaufnahmeröhren elektronisch abgebildet wird und die so gewonnenen Bilder mit den bekannten Mitteln der Fernsehaufnahmetechnik übertragen, in den optisch sichtbaren Bereich transformiert, gespeichert oder meß- bzw. regeltechnisch ausgewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Einzelteilen des Reaktors aufgenommenen Temperaturbilder zu einem Gesamtheitstemperaturbild des Reaktors zusammengesetzt und gegebenenfalls in dieses Bild weitere Bilder anderer interessierender Größen eingeblendet werden, z. B. Datum, Uhrzeiten, Drücke, Temperaturen usw.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einzelbilder oder das Gesamtbild das Temperaturbild eines oder mehrerer Vergleichsstrahler eingeblendet wird, die auf eine gewollte konstante oder regelbar veränderliche Temperatur aufgeheizt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer unerwünscht großen Differenz zwischen dem Helligkeitswert des Reaktortemperaturbildes und dem Vergleichsstrahlertemperaturbild automatisch in an sich bekannter Weise - z. B. über eine Brückenschaltung mit nachfolgender Verstärkung der Brückenausgangsspannung - ein beliebiger Schaltvorgang ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturstrahlung am Bildaufnahmegerät so geregelt wird, daß die wiedergegebene Bildhelligkeit der Temperatur annähernd proportional ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung am Bildaufnahmegerät nach Temperaturgraden geeicht wird.