-
Kühlvorrichtung für gekapselte Kontrollinstrumente in hoher Umgebungstemperatur
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für gekapselte Kontrollinstrumente
in hoher Umgebungstemperatur, insbesondere für Fernsehkameras im Inneren von Hochtemperaturreaktoren.
-
Es sind bereits Fernsehkameras von länglicher zylindrischer Form entwickelt
worden, die zur leichteren Fernbeobachtung von Arbeitsvorgängen im Inneren eines
Kernreaktors dienen. Bei der Verwendung solcher Kameras im Kühlgasstrom von Hochtemperaturreaktoren
sind Schwierigkeiten hinsichtlich der Wärmeabführung aus der Kamera und der Isolierung
der Kamera gegen die Reaktorwärme aufgetreten.
-
Die übliche Methode zur Vergrößerung der Wärmeabfuhr durch Rippen
und Kühlschlitze im Kamerabehälter ist bei hohen Umgebungstemperaturen, wie beispielsweise
im heißen Kühlgas (750°C) eines Kernreaktors, unwirksam. Die Kamera würde bereits
erheblich überhitzt sein, ehe Wärme von ihr an das Gas übertragen würde. Außerdem
würden Kühlrippen die Außenabmessungen des Kamerabehälters vergrößern. Dies ist
im Hinblick auf die dadurch erweiterte Kühlfläche unerwünscht, die den benachbarten
Reaktorkomponenten Strahlungswärme entzieht. Weiter müssen im Reaktorgefäß größere
Bauteile für den Zugang zur Kamera vorgesehen werden.
-
Auch eine Zwangsumlaufkühlung durch ein Kamerakühlgas, etwa ein vom
Kühlgas des Hochtemperaturreaktors verschiedenes Gas, ist wegen des großen erforderlichen
Kühlgasvolumens und der daraus resultierenden konstruktiven Schwierigkeiten für
das Druckgefäß von Nachteil. Die Schwierigkeiten werden durch die in diesem Falle
vorzusehenden Leitungs- und Gaskühlmittel ausreichender Dimensionen hervorgerufen.
-
Schließlich würde auch die Aufbringung einer Außenhaut isolierenden
oder wärmereflektierenden Materials auf den Kamerabehälter gegen die Strahlungswärme
der Umgebung die Innentemperatur der Kamera nur vergrößern helfen, was das Wärmeabfuhrproblem
erschwert.
-
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung vermeidet die Nachteile der erwähnten
Kühlarten und wird zugleich dem besonderen Fall eines Erwärmungsproblems gerecht,
bei dem der zu kühlende Körper - im vorliegenden Falle allgemein ein Kontrollinstrument
- einer inneren und äußeren Wärmequelle, nämlich der Wärmeeinstrahlung von außen
und der durch diese Einstrahlung noch gesteigerten Eigenwärme ausgesetzt ist.
-
Die Merkmale der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung bestehen darin,
daß zwischen dem Instrument und der nicht durchlässigen Außenwand eine poröse, doppelwandige
Zwischenwand ein gezogen ist, und ferner darin, daß in den durch diese gebildeten
Hohlraum über den Kanal eine Kühlflüssigkeit eingeleitet wird, die in an sich bekannter
Weise die poröse Wand nach beiden Seiten durchdringt und beim Übergang in den gasförmigen
Zustand der Umgebung Wärme entzieht.
-
Auf diese Weise wird mit Wirkung nach innen und außen eine gute Abführung
der Wärme sowie eine zusätzliche Wärmedämmung nach innen erzielt.
-
Das Prinzip der Verdampfungskühlung mit porösen Wänden ist bisher
in der Tiefkühltechnik angewendet werden, wobei in einem besonderen Falle jedoch
ein zirkulierendes Gas (Luft) als Wärmeträger die Verdampfungsflächen bestrich.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der Zeichnung beschrieben;
es zeigt F i g. 1 eine Fernsehkamera in ihrem Behälter im Senkrechtschnitt mit einfachheitshalber
fortgelassenem Mittelteil und F i g. 2 das Leitungsschema des Kamerakühl-' kreislaufs.
Gemäß
F i g. 1 ist die Fernsehkamera 1 von länglichem zylindrischem Typ in dem nicht porösen
Behälter 2 eingeschlossen, dessen unterer Teil - wie angedeutet - aus einem doppelt
verglasten Fenster 3 besteht. Von der Oberfläche des Fensters 3 aus erstreckt sich
ein ringförmiges, hohlwandiges, poröses Bauelement 4 senkrecht nach oben.
Es unterteilt den Behälterraum in einen die Kamera enthaltenden Raum 5 und einen
diesen umgebenden Außenraum 6. Die Kamera 1 selbst wird im Raum 5 durch die Strebe
7 gehaltert und zentriert.
-
In den Ringraum 8 innerhalb des porösen Bauelements 4 wird durch den
in F i g. 2 schematisch veranschaulichten Wärmetauscherkreis 9, 10 die Kühlflüssigkeit,
vorzugsweise ein flüssiger Kohlenwasserstoff, eingespeist. Ein Wärmetauscher 9,
der in einen zweiten Kühlkreislauf eingeschaltet sein kann, wird zweckmäßig an einer
geeigneten Stelle angeordnet, die weit genug vom Hochtemperaturgas entfernt ist,
in welchem Kamera und Behälter liegen. Das Kühlmittel wird durch den Kamerabehälter
mittels einer nicht dargestellten Pumpe umgewälzt. In F i g. 1 stellt der Kanal
11 mit kreisringförmigem Querschnitt koaxial zum Kamerabetriebskabel12 die Eintrittsleitung
für die in den Ringraum 8 des Bauelements 4 strömende Kühlflüssigkeit
dar.
-
Vom Ringraum 8 aus diffundiert die Flüssigkeit durch das Bauelement
4 nach innen zum Kameraraum 5 und nach außen zum Außenraum 6. Wenn die Flüssigkeit
die innere und äußere Oberfläche des Bauelements 4 erreicht, verdampft es
infolge der Wärmezufuhr durch das Bauelement. Das entstehende Gas streicht durch
die Räume 5 und 6 und entzieht ihnen Wärme. Es wird aus den Räumen 5 und 6 kontinuierlich
abgezogen und durch die das Kamerabetriebskabel 12 ebenfalls koaxial umschließenden
Kanäle 13, 14 zum Wärmetauscher 9 geleitet. Nach Kühlung und Kondensierung im Wärmetauscher
wird das Kühlmittel wieder in den Ringraum 8 des Bauelements 4 zurückgefördert.
-
Der Betriebsdruck im Kamerabehälter wird vorzugsweise kleiner als
der Reaktorbetriebsdruck gewählt, so daß Leckagen in den Kamerabehälter gerichtet
sind. Auf diese Weise wird eine Verunreinigung des Reaktorkühlgases vermieden. Die
beschriebene Kühlmethode hat den Vorteil, daß, da sie auf dem Phasenwechsel vom
flüssigen in den gas- oder dampfförmigen Zustand des Kühlmittels beruht, eine hochwirksame
Kühlung in einem sehr engen Raum um die Apparatur erzielt wird. Wenn ferner die
Kapazität des Behälters groß gtnug gewählt wird, wird bei zeitweiligem Ausfall der
Kühleinrichtung nicht sofort eine Überhitzung der Apparatur eintreten. Dies wäre
der Fall bei Kühleinrichtungen, die mit Umlaufkühlung arbeiten.