DE1130532B

DE1130532B - Einrichtung zur UEberwachung der Radioaktivitaet des aus einem Kern-reaktor ausstroemenden Kuehlmittels

Info

Publication number: DE1130532B
Application number: DEA32634A
Authority: DE
Inventors: Leslie Rupert Haywood
Original assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Current assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Priority date: 1958-08-11
Filing date: 1959-08-10
Publication date: 1962-05-30
Also published as: GB871944A; US2971089A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

A32634Vinc/21g

ANMELDETAG: 10. A U G U S T 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 30. MAI 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung der Radioaktivität des aus den Kühlrohren eines Kernreaktors ausströmenden Kühlmittels mit einem ersten Überwachungsgerät zur Überwachung der aus einer Gruppe von Kühlrohren entnommenen und zusammengefaßten Kühlmittelproben und mit einem zweiten Überwachungsgerät, welchem nach Überschreiten eines bestimmten Satzes der Radioaktivität in dem Kühlmittelprobengemisch die Kühlmittelproben der Kühlrohrgruppe einzeln einer getrennten Untersuchung zuzuführen sind.

Beim Betrieb von Kernreaktoren muß man das aus den Kühlrohren ausströmende Kühlmittel dauernd überwachen, um festzustellen, ob es innerhalb des Reaktors zu einer Störung gekommen ist, die zu einer übermäßigen Zunahme in der Radioaktivität des Kühlmittels führt. Im Fall einer solchen abnorm hohen Zunahme der Radioaktivität ist es von Wichtigkeit, rasch festzustellen, aus welchem Kühlrohr das Kühlmittel mit der erhöhten Radioaktivität kommt, so daß Schritte unternommen werden können, um den schadhaften Teil auszuwechseln.

Es sind bereits Einrichtungen zur Überwachung der Radioaktivität des aus den Kühlrohren eines Kernreaktors ausströmenden Kühlmittels bekannt, bei denen die aus einer Gruppe von Kühlrohren entnommenen und zusammengefaßten Kühlmittelproben in einem Überwachungsgerät überwacht werden. Beim Überschreiten eines Schwellwertes der Radioaktivität erfolgt eine Umschaltung auf Einzeluntersuchung der Kühlmittelpröben. Diese Einzeluntersuchung kann entweder durch dasselbe Überwachungsgerät erfolgen, das zuvor die Überwachung des Probengemisches vorgenommen hat, oder auch so, daß die Einzeluntersuchung einem zweiten Überwachungsgerät zugewiesen wird, dem nach Überschreiten eines bestimmten Wertes der Radioaktivität in dem Kühlmittelprobengernisch die Kühlmittelproben der Kühlrohrgruppe einzeln zu einer getrennten Untersuchung zugeführt werden.

In beiden Fällen werden bisher zur Einzeluntersuchung der Kühlmittelproben diese einzeln und nacheinander an dem dazu dienenden Überwachungsgerät vorbei bzw. durch dieses hindurchgeführt. Nach einer Messung muß deshalb jedesmal eine gewisse Zeit gewartet werden, bis die nächste Einzelmessung vorgenommen werden kann. Infolgedessen dauert die Feststellung des fehlerhaften Kühlrohres und damit Brennstoffelements verhältnismäßig lang.

Um diesen Nachteil zu vermeiden und um eine rasche Bestimmung des fehlerhaften Kühlrohres zu ermöglichen sind erfindungsgemäß zur Vornahme der Einrichtung zur Überwachung der Radioaktivität des aus einem Kernreaktor ausströmenden Kühlmittels

Anmelder:

Atomic Energy of Canada Limited, ίο Ottawa, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt, München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 11. August 1958 (Nr. 754 198)

Leslie Rupert Haywood, Peterborough, Ontario (Kanada),

ist als Erfinder genannt worden

Einzeluntersuchung Probenaufnahmebehälter vorgesehen, die die einzelnen Kühlmittelproben aufnehmen und die vom zweiten Überwachungsgerät einzeln und nacheinander überprüft werden.

Vorzugsweise sind die Probenaufnahmebehälter in einem Kreis um das zweite Überwachungsgerät angeordnet und eine zwischen diesem Überwachungsgerät und dem Probeaufnahmebehältern angeordnete drehbare Abschirmvorrichtung enthält ein Fenster, durch das jeweils nur die von einer Kühlmittelprobe ausgehende Radioaktivität auf das Überwachungsgerät gelangen kann.

Es braucht demnach nur ein einziges Ein- und Auslaßventil umgestellt zu werden, um die gesammelten Kühlmittelproben dem dauernd in Tätigkeit befindlichen ersten Überwachungsgerät zuzuführen. Erst wenn dieses eine übermäßige Radioaktivität feststellt, steuert es nach einer Sicherheitsverzögerung von nur etwa 20 Sekunden das Ventil derart um, daß die Probenaufnahmebehälter mit den einzelnen Kühlrohren verbunden werden, und setzt die rotierende Blende in Tätigkeit, mit deren Hilfe eine sehr rasche Einzelmessung vorgenommen werden kann.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden.

Fig. 1 ist ein schematisches Fließbild der vorliegenden Einrichtung;

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Fig. 2 ist ein Grundriß eines der in Fig. 1 darge- des Kreises der Probeaufnahmebehälter 21 aufgestellten Probenaufnahmebehälter; hängt, und zwar von dem darüber befindlichen Raum Fig. 3 ist ein Querschnitt des Probenaufnahme- aus, dessen Fußboden in der Zeichnung durch eine behälters nach der Ebene A-A in Fig. 2; Betonplatte 41 angedeutet ist. Ein ringförmiger Blei-Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Zeich- 5 schirm 42 umgibt den Zähler 40. Er hat ein Fenster nung mit Einzelheiten der Überwachungsanordnung 43, das gerade groß genug ist, um eine Strahlung des in Fig. 1 dargestellten Geräts. aus jeweils einem Probeaufnahmebehälter 21 auf den Fig. 5 ist ein Schaltschema des elektrischen Steuer- Zähler 40 durchzulassen. Der Bleischirm 42 ruht Stromkreises für das in Fig. 1 dargestellte Gerät. unten auf einem geeigneten, hier nicht dargestellten Die Konstruktion der einzelnen Bestandteile des i° Drucklager und kann von dem darüber befindlichen in Fig. 1 schematisch dargestellten Geräts ist an sich Raum aus mittels einer Hohlwelle 44 gedreht werbekannt. Der Reaktor 10 kann eine beliebige An- den. Die Aufhängung für den Zähler 40 geht durch zahl N von Kühlrohren 11 haben. Die Rohre für den die Hohlwelle 44 hindurch. Bei Einleitung des Prüf-Zulauf des Kühlmittels zu den Kühlrohren 11 und Vorganges von Hand oder automatisch beginnt der die für den Ablauf des Kühlmittels aus denselben 15 Bleischirm 42 sich zu drehen, wobei das Fenster 43 sind mit 12 bzw. 13 bezeichnet. Der Hauptablauf stufenweise bewegt und gegenüber jedem Probeaufdes Kühlmittels aus den Kühlrohren 11 erfolgt über nahmebehälter 21 angehalten wird, und zwar lange die Rohre 13 zu der Hauptspeiseleitung 14 eines genug, um die Radioaktivität des Probeaufnahmebe-Dampferzeugers 15, in welchem dem Kühlmittel die hälters 21 zu messen. Die Lage der Prüfvorrichtung Wärme entzogen wird. Eine Pumpe 16 ist vorge- 20 zur Feststellung der getesteten Probe wird bestimmt sehen, um das Kühlmittel wieder den Speiserohren durch eine hier nicht dargestellte Teilung an dem 12 zuzuleiten und damit wiederum durch die Kühl- in dem Raum oberhalb des Bodens 41 befindlichen rohre 11 zu fördern. Zahnradgetriebe für den Bleischirm 42. Die Anord-Eine Reihe von Probenentnahmeleitungen 17 ist nung wurde dabei so getroffen, daß der Zähler 40 für jede Leitung einzeln über die Siebe 18 an die be- 25 zwecks Bedienung nach Belieben durch die Hohltreffenden Rohre 13 angeschlossen. Jede Probenent- welle 44 herausgezogen werden kann, selbst während nahmeleitung 17 ist über eine Verbindungsleitung 19 des Betriebes des Geräts. Falls es gewünscht wird, und ein Kugelrückschlagventil 20 an einen Proben- kann die Anordnung der Probeaufnahmebehälter 21 aufnahmebehälter 21 angeschlossen. Die Einlasse der eine Lage haben, in welcher zur Kontrolle eine ge-Probeaufnahmebehälter 21 sind durch ein Sammel- 30 eichte Quelle der Radioaktivität eingebaut ist. rohr 22 miteinander verbunden; ebenso ist der Anlaß Das Jodwarngerät 27 (Fig. 1) kann in dem gleichen jedes Probeaufnahmebehälters 21 über ein Verbin- Raum angeordnet werden wie die Probeaufnahmedungsstück 23 an ein Auslaßsammeirohr 24 ange- behälter 21 (Fig. 4), aber natürlich muß man dabei schlossen. Ein Dreiwegehahn 25 ist zwischen das Ein- eine angemessene Abschirmung der Zählkammer laßsammelrohr 22, das Auslaßsammeirohr 24 und 35 und des Anionenbettes verwenden, um die Zählereinen Anschluß 26 zu einem Radioaktivitätsüber- Stellungen gegen eine Untergrundstrahlung aus den wachungsgerät 27 geschaltet. Das hier dargestellte ist Reihen der Probeaufnahmebehälter 21 zu schützen, ein Jodwarngerät, aber natürlich können auch andere Eine Zähleinrichtung ist für jede Reihe von Proberadioaktive Strahlen aussendende Spaltprodukte als aufnahmebehältem 21 erforderlich, wenn mehrere Quelle dienen. Der Hahn 25 ist mit einem Steuer- 40 solcher Reihen verwendet werden, und ein Zähler solenoid 28 versehen, dessen Tätigkeit weiter unten kann entweder in der Zählkammer oder in dem Anim Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird. Das ionenbett des Jodwarngeräts 27 (Fig. 1) verwendet Jodwarngerät 27 ist von üblicher Bauart. Wie Fig. 1 werden. Der Eingang eines Einkanalanalysators der zeigt, umfaßt das Jodwarngerät 27 einen Kühler 27 a, Zähleinrichtung kann bezüglich der zu registrierenein Kationenbett 27 b, eine Zählkammer 27 c und ein 45 den Impulsbreite und Höhe so eingestellt werden, Anionenbett27d. daß der Analysator nur Impulse registriert, die auf Einzelheiten der Konstruktion der Probeaufnahme- Gammaquanten im Energiebereich von 1 bis 1,5MeV behälter 21 sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Zu jedem zurückzuführen sind. Die Zählung beruht also in Probeaufnahmebehälter 21 gehört ein äußeres Ge- erster Linie auf der I¹³⁵-Fraktion der Spaltprodukte, häuse 30 mit einer Einlaßöffnung 31 und einer Aus- 50 Fig. 5 zeigt ein elektrisches Schaltschema für den laßöffnung 32. Im Inneren des Probeaufnahmebehäl- Steuerstromkreis des Überwachungsgeräts der Radioters sind Prallwände 33 angeordnet, um die Strö- aktivität des Kühlmittels. Die Anschlußleitungen 50 mung des Kühlmittels durch den Probeaufnahmebe- und 51 sind für eine Gleichstromquelle vorgesehen, hälter 21 hindurch so zu führen, daß die Zeit für welche für den Betrieb des Solenoids 28 des Dreieinen vollständigen Wechsel der Probe herabgesetzt 55 wegehahns 25 (Fig. 1) und des Relais 52 zur Einwird. Die gestrichelte Linie 34 in Fig. 3 bezeichnet leitung des Prüfvorganges, welches mit dem Andie Strömungsbahn des Kühlmittels durch einen triebsmotor und der Teilvorrichtung in dem Raum Probeaufnahmebehälter 21 hindurch. oberhalb des Fußbodens 41 in Fig. 4 untergebracht Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Art und Weise, ist, geeignet ist. Das Jodwarngerät 27 steuert zwei wie die Probeaufnahmebehälter 21 angeordnet wer- 60 Schalterkontakte 53 und 54, welche so angeordnet den können, um jeweils einen derselben durch ein sind, daß sie sich in bestimmten Zeiträumen schliezweites Radioaktivitätsüberwachungsgerät 40 zu prü- ßen, nachdem übermäßige Radioaktivität festgestellt fen. Die Probeaufnahmebehälter 21 sind dabei in wurde, die Kontakte 53 beispielsweise für Sekunden einem Kreis von etwa 1,2 m Durchmesser angeord- und die Kontakte 54 nach einem Zeitraum von net. Falls es gewünscht wird, können zwei oder meh- 6s 20 Sekunden. Allgemein hängt die zeitliche Steuerere solcher Kreise zur Anwendung kommen, wobei rung der Kontakte 53 von der Größe der Probeaufder Durchmesser derselben herabgesetzt werden nahmebehälter, die der Kontakte 54 von der Anzahl kann. Ein Szintillationszähler 40 ist im Mittelpunkt der Probeaufnahmebehälter und von der für die Prü-

fung eines einzelnen Mustertopfes erforderlichen Zeit ab. Die Kontakte 53 erregen beim Schließen das Solenoid 28 für den Hahn 25 (Fig. 1), während die Kontakte 54 beim Schließen das Relais 52 erregen, welches den Prüfvorgang der Probeaufnahmebehälter 21 durch das Überwachungsgerät 40 (Fig. 4) einleitet.

Der Betrieb der Einrichtung soll nun unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsbeispiele, welche Wechsel der Probe herbeizuführen, wird der Hahn in die Umlauflage umgesteuert. Diese Zeitspanne beläuft sich auf etwa 10 Sekunden. Die Durchflußzeit von der Reihe der Probeaufnahmebehälter zu der Jodzählkammer beläuft sich auf weniger als Sekunden. Auf diese Weise werden gleichzeitig entnommene Proben aus allen Kühlrohren in den Probeaufnahmebehältern 21 voneinander abgetrennt. Diese Proben kennzeichnen also die betreffenden Ab-

die Erklärung erleichtern, beschrieben werden, ob- io laufe aus den Kühlrohren in einem Zeitpunkt von wohl natürlich auch andere Konstruktionen verwen- 20 bis 30 Sekunden nach dem Ereignis- welches die det werden können. Die in Fig. 1 dargestellten Pro- durch das Jodwarngerät 27 festgestellte Zunahme der

benentnahmeleitungen 17 können beispielsweise eine lichte Weite von 3,175 mm und eine Länge von etwa 15 m haben. Der Durchfluß bis zu den Probeaufnahmebehältern 21 nimmt etwa 30 Sekunden in Anspruch, bei einer Durchflußmenge von etwa 240 cm³ Radioaktivität verursachte. Auf diese Weise kann also die Zunahme der Radioaktivität im abströmenden Kühlmittel rasch festgestellt und der Ort der Störung, welche diese Zunahme verursachte, rasch ermittelt werden.

je Minute und Leitung. Die Rohrleitungen 17 sind durch die Siebe 18 am Anschluß zu den Ablaufrohren 13 gegen Verstopfung geschützt. Die Probeaufnahmebehälter 21 können aus Rohrstücken von 25,4 mm Innendurchmesser und etwa 102 mm Länge hergestellt werden. Ein wichtiger Bestandteil jedes Probeaufnahmebehälters 21 ist ein Kugelrückschlagventil 20. Das Volumen jedes Probeaufnahmebehälters 21 kann sich je 25,4 mm Länge auf etwa 7 cm³ belaufen. Die in Fig. 3 dargestellten inneren Prallwände werden verwendet, um die Zeit, welche erforderlich ist, um innerhalb jedes Probeaufnahmebehälters 21 einen völligen Durchlauf der Probe herbeizuführen, zu verkürzen. Der Druckabfall im Dampferzeuger beläuft sich auf beispielsweise 1,5 kg/cm². Der Hahn 25 ist ein durch ein Solenoid gesteuerter Dreiwegehahn, welcher so angeschlossen ist, daß die gesamte zur Prüfung entnommene Menge des Kühlmittels entweder durch die Probeaufnahmebehälter 21 geleitet wird oder dieselben umgeht. Die Gesamtmenge zur Probenentnahme beläuft sich auf etwa 321 je Minute, welche durch das Jodwarngerät 27 hindurchströmt und dann am Saugstutzen der primären Kühlmittelgruppe 16 wieder in den Hauptkühlmittelstrom eingeführt wird.

Das Jodwarngerät 27 besteht aus einem Kühler, einem Kationenaustauschbett, einer Überwachungskammer und einem Anionenaustauschbett, die alle hintereinander geschaltet sind. Der Gammaszintillationszähler befindet sich normalerweise in der Zählkammer, kann aber auch in das Anionenbett verlegt werden. Die in der Zählkammer festgestellte Radioaktivität rührt von der momentanen Jodspaltproduktfraktion her, während die im Anionenaustauschbett festgestellte Radioaktivität das Ergebnis der in der Zeiteinheit summierten Jodspaltproduktfraktion ist.

Unter normalen Betriebsverhältnissen für den Reaktor umgeht der gesamte Kühlmittelstrom die Probeaufnahmebehälter 21. Sowie aber das Jodwarngerät eine erhebliche Zunahme der Jodradioaktivität feststellt, wird das Ventil 25 in Tätigkeit gesetzt, so daß die Kühlmittelproben nunmehr durch die Probeaufnahmebehälter 21 fließen.

Nach einer Zeitspanne, die ausreicht, um in den Probeaufnahmebehältern 21 einen nahezu völligen

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Überwachung der Radioaktivität des aus den Kühlrohren eines Kernreaktors ausströmenden Kühlmittels mit einem ersten Überwachungsgerät zur Überwachung der aus einer Gruppe von Kühlrohren entnommenen und zusammengefaßten Kühlmittelproben und mit einem zweiten Überwachungsgerät, welchem nach Überschreiten eines bestimmten Wertes der Radioaktivität in dem Kühlmittelprobengemisch die Kühlmittelproben der Kühlrohrgruppe einzeln einer getrennten Untersuchung zuzuführen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vornahme der Einzeluntersuchung Probenaufnahmebehälter vorgesehen sind, die die einzelnen Kühlmittelproben aufnehmen, und daß das zweite Überwachungsgerät diese Probenaufnahmebehälter einzeln und nacheinander überprüft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenaufnahmebehälter in einem Kreis um das zweite Überwachungsgerät angeordnet sind und daß eine zwischen diesem Überwachungsgerät und den Probenaufnahmebehältern angeordnete drehbare Abschirmvorrichtung ein Fenster enthält, durch das jeweils nur die von einer Kühlmittelprobe ausgehende Radioaktivität auf das Überwachungsgerät gelangen kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine von dem ersten Überwachungsgerät betätigte Steuervorrichtung, die bei der Überschreitung eines bestimmten Wertes der Radioaktivität in dem Kühlmittelprobengemisch mittels einer Ventilanordnung die Probenaufnahmebehälter mit den Kühlrohren verbindet und gleichzeitig die Drehung der Abschirmvorrichtung mit Fenster einleitet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1127 618; Journal of the British Nuclear Energy Conference, Bd. 2, 1957, S. 197 bis 204.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen