DE1539750A1 - Vorrichtung zur Anzeige von AEnderungen einer charakteristischen Groesse in einem Stroemungsmedium - Google Patents
Vorrichtung zur Anzeige von AEnderungen einer charakteristischen Groesse in einem StroemungsmediumInfo
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Description
DlpUnp. 2. Beetz υ. ι c ο m c n
DIpI.-Ιηό. L-ftvprodit I 0 J ο / 0 0
wönchsii ;2, : ί^:. jJorfstr. 10 ·
410-11.2Θ0Ρ , ^0^ ^A.Λ 9.3.1966
Commissariat & 1'Energie Atomique, Paris (Frankreich)
Vorrichtung zur Anzeige von Änderungen einer charakteristischen
Größe In einem Strömungsmedium
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung einer charakteristischen Größe eines Strömungsmediums
zur Feststellung von Änderungen und Lokalisierung ihres Ursprungsortes bei einem Strömungsmedium, das durch eine Reihe
von analogen (parallelgeschalteten) Leitungen zirkuliert. Durch eine jede solche Leitungen strömt also ein Strömungsmedium,
das von einer einzelnen einer Reihe von identischen chemischen Produktionseinheiten herstammt oder von Einzelgliedern eines
Satzes von Wärmeaustauschvorrichtungen, die insbesondere zu einem Kernreaktor gehören. In diesem letzteren Falle bezieht
sich die Erfindung auf die Überwachung der verschiedenen Reaktorkanäle hinsichtlich der Anzeige und Ortung eines Hüllenbruchs
bei einem Brennstoffelement.
Bei bekannten Torrichtungen dieser Art, wie den in den
ν 'J
deutschen Patentschriften 1 139 925 und 1 141 035 beschriebenen, werden Matrix-Syeteme für die Zusammenfassung der
41Ο-(Β13Ο6~3)-ΝΟΪ (7)
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Kühlmittel-Entnahmen aua den KUhlkanälen eines Kernreaktors
vorgesehen, d.h. Systeme, "bei denen zumindest zwei Entnahmen pro Kanal notwendig sind, von denen die eine zu einer Misch- oder
Sammeleinrichtung der entsprechenden Zeile und die andere zu einer Sammeleinrichtung der entsprechenden Spalte geleitet
wird, wobei jede dieser Sajnmeleinrichtungen mit einem Detektor
verbunden ist.
Als Detektoren werden dabei Spaltprodukt-Detektoren verwendet, (die beispielsweise mit elektrostatischer Abscheidung
arbeiten), die von Strömungsmedium aus den verschiedenen Kanälen ein und derselben Zeile bzw. ein und derselben Spalte durchströmt
werden, das zuvor in der entsprechenden Sammeleinrichtung gemischt wurde. Man verliert mithin die Information über die
individuelle Aktivität des in jedem Kanal transportierten Strömungsmediums. Die erforderliche Durchführung zweier
Aktivitätsmessungen pro Kanal, d.h. der einen zur Peststellung de? Zeile, zu der er gehört und der anderen zur Feststellung
der Spalte, führt infolge der Mischung der Entnahmen in den Sammeleinrichtungen dazu, daß zwei Entnahmen(bzw. Anzapfleitungen)
pro Kanal notwendig sind, so daß komplizierte leitungsanlagen für die Verteilung der entnommenen Strömungsmedien
zwischen den verschiedenen Detektoren ausgeführt und besondere Vorsichtsmaßnahmen zur Erzielung identischer Empfindlichkeiten
für die unterschiedlichen Kanäle getroffen werden müssen.
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Schliei31ich kann der Eintritt der Strömungsmedien aus verschiedenen Kanälen in die gleiche Sammeleinricht'ung in
ihrem Inneren parasitäre Zirlailationsströmungen hervorrufen,
wenn der Eingangsdruck für die einzelnen Zweige nicht absolut gleich ist.
Es wurden im übrigen Anzeigevorrichtungen für Hüllenbrüche ausgeführt, "bei denen man jeweils !Teilstrecken der von
η Kanälen herkommenden Entnahmeleitungen um einen Detektor, genannt Gruppen-Detektor, angeordnet bzw. gruppiert und
die von den η Kanälen stammende globale Aktivität des ötrömungsmediums
mißt. !Für die Lokalisierung eines "schadhaften Kanals1,1
wenn vom Gruppen-Detektor eine Anomalie angezeigt wird, ist es jedoch notwendig, jede der Entnahmen nacheinander gemäß der
Steuerung einer Kommutations- bzw. Auswahlvorrichtung (Elektroventil) durch einen geeigneten Detektor, genannt Folge-Detektor,
zu überprüfen, was eine gewisse Zeit erfordert. Eine solche Einrichtung mit Gruppen- und Folge-Detektor bildet den Gegenstand
der deutschen Patentanmeldung O 34 991 YIIIc/21g vom
1. Februar 1965 der Anmelderin mit dem Titel "Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von in einem Strömungsmedium
suspendierten Spaltprodukten".
Die Anzeigevorrichtung für die Änderung einer charakteristischen Größe in jedem Strömungszweig eines durch eine Serie von
analogen Leitungen strömenden Strömungsmediums gemäß der vor-
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liegenden Erfindung dient nun dazu, die vorstehend aufgeführten
Mängel der verschiedenen "bekannten Vorrichtungen zu vermeiden»
Die Entnahmeleitungen, durch welche die einzelnen Zweige eines Strömungsmediums zirkulieren, bei dem eine charakteristische
Größe mittels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung überwacht werden soll, sind gemäß einer n-dimensionalen Matrix-Anordnung
unterteilt, wobei(z.B. mit η « 3) jede leitung in einer ersten
Gruppierung (Zeile) von i-ter Ordnung, von j-terOrdnung in
einer zweiten Gruppierung (Spalte) und von k-ter Ordnung in einer dritten Gruppierung (Reihe) bzw. ...x-ter Ordnung
in einer η-ten Gruppierung ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß jede leitung einerseits zusammen mit allen leitungen der i-ten Ordnung der [
ersten Gruppierung (Leitungen der Zeile i) ein Anzeigeorgan, genannt Detektor der ersten Gruppierung (Zeilen), für die Änderung
einer charakteristischen Größe des Strömungsmediums durchquert; mit allen Leitungen der ;J-ten Ordnung der zweiten
Gruppierung (Leitungen der Spalte j) ein zweites Anzeigeorgan,
genannt Detektor der zweiten Gruppierung (der Spalten), für die besagte Änderung der interessierenden charakteristischen Größe
des Strömungsmediumsι ... und schließlich mit allen Leitungen
der k-ten (x-ten)Ordnung in der dritten (n-ten)Gruppierung
(Leitungen der Reihe k bzw.- χ ) ein Anzeigeorgan, genannt
Detektor der dritten (n-ten)Gruppierung (Reihe), für die
besagte Änderung der interessierenden oharakttrietiechen Größe
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des Strömungsmediums, wobei jede Leitung auch im Innern jedes Anzeigeorgans ihre Individualität beibehält.
Wenn die Leitungen gemäß einer 2-dimensionalen Matrix
angeordnet sind, gehört j ede (Leitung) einer bestimmten !Zeile
und einer bestimmten Spalte des vorgesehenen Matrix-Systems an und durchquert zwei Kontrollorgane, genannt Zeilen- bzw. Spalten-Prüfgerät
.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anzeige und
Lokalisierung von Hüllenbrüchen in einem Kernreaktor verwendet wird, haben die Zeilen- und Spalten-Detektoren vorteilhafterweise
den gleichen Aufbau, wie er in der bereits genannten Patentanmeldung C 34 991 beschrieben ist.
Bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Ortung eines schadhaften Kanals dank der Erhaltung der
Individualität jeder Entnahmeleitung in den Detektoren mit einer einzigen Strömungsmittelentnahme pro Kanal erreicht und
die in diesem Strömungsmedium enthaltene Information wird zumindest zweimal abgefragt und zwar ein erstesmal zur Bestimmung
beispielsweise der Zeile und ein zweitesmal zur Bestimmung der Spalte.
Meten diesen vorstehend angegebenen wesentlichen Merkmalen
werden weiter unten verschiedene sekundäre Merkmale beschrieben werden, die insbesondere eine Art der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen.
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Zum besseren Verständnis der technischen Eigenarten der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung in Form einer zweidimensionalen rechteckigen
Matrix beschrieben und durch die angefügte Zeichnun veranschaulicht, was jedoch selbstverständlich keinerlei einschränkenden
Charakter hinsichtlich der Durchführungsweisen und der möglichen Anwendungen haben soll.
Die Figur zeigt eine Anzeigevorrichtung 2 für Hüllenbrüche von Brennstoffelementen eines Kernreaktors 4, der durch die
Zirkulation eines Strömungsmediums in den von Brennstoffelementen eingenommenen Kanälen gekühlt wird. Es werden die
Ausgänge 6 der Kühlleitungen der Brennstoffelemente gezeigt, die am Ausgang der Kanäle des Reaktors vereinigt werden.
Einige dieser Ausgänge β sind durch leitungen 7 für die Entnahne des Kühlmittels verlängert, die gemäß eines Systems von Zeilen
8,, Z0 ... 3, und Spalten 1O1, 1O2 ... 10. angeordnet sind.
Jede der Entnahmeleitungen, die zu derselben Zeile gehört,
durchquert ein und denselben Gruppen-Detektor 12^ ... 12^;
diese Detektoren können beispielsweise von der gleichen Art sein, wie die in der bereits genannten Patentanmeldung beschriebenen.
Auf alle Fälle sollen sie derart ausgebildet sein, daß die "Abfragegröße" bzw. enthaltene Information, wie die Aktivität
eines durch eine Entnahmeleitung strömenden Kühlmittels durch die im Gruppen-Detektor vorgenommene Messung nicht "gelöscht"
wird·
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Bs wird daran erinnert, daß ein in der vorstehend erwähnten Anmeldung beschriebener Gruppen-Detektor die in einem Strömungsmedium
emittierten verzögerten Neutronen nachweist; um den ITeutronen-Detektor, (der selbst nicht gezeigt wird)sind mehrere
von Strömungsmediumentnahmen unterschiedlichen Ursprungs durchströmte Leitungsabschnitte angeordnet, wobei die Anordnung
dieser Abschnitte, ihre Dimension&sierung und Beschickung mit
Strömungsmedium jeweils derart festgelegt sind, daß das Ansprechen dieses Detektors auf eine gegebene Konzentration an Spaltprodukten
in irgendeiner dieser leitungen im wesentlichen gleich ist, und zwar unabhängig' davon, in welchem besonderen Leitungsabschnitt die Verseuchung vorliegt.
Am Ausgang der Gruppen-Detektoren der Zeilen werden die Entnahmeleitungen
gemäß der Spalten, die sie am Ausgang des ! Reaktors bilden, umgruppiert. Alle Entnahmeleitungen, die
zu einer bestimmten Spalte gehören, durchqueren einen gemeinsamen Gruppen-Detektor der Spalten (H1 bis H^). Es ist klar, daß
diese Detektoren von der bereits angegebenen Art sein können.
Die Leitungen, die diese zweite Serie von Gruppen-Detektoren verlassen, werden dann beispielsweise in einer Hauptleitung
16 vereinigt, durch die das Strömungsmedium zum Reaktoreingang
zurückkehren kann oder diese Leitungen können insbesondere einzeln bleiben, wenn aus irgendeinem Grunde die
Mischung der verschiedenen Strömungsmittelentnahmestrecken
nicht erwünscht ist.
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Es ist zu "bemerken, daß die Kühlkanäle bei der in der Figur
gezeigten Vorrichtung zum Naohweis von Hüllenbrüchen durch leitungen verlängert sind, die längs einer quadratischen
Matrix mit vier Zeilen und vier Spalten angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, eine Anordnung dieser leitungen gemäß
einer rechteckigen Matrix vorzusehen. Man bevorzugt indessen die gezeigte Anordnung, d.h. die Anordnung längs einer quadratischen
Matrix, da diese die Verwendung von gleichgestalteten Detektoren für die Gruppierungen 12 und 14 ermöglicht.
DaB beschriebene Prinzip kann auch dem lall angepaßt werden,
bei dem eine Anordnung von Entnahmekanälen längs konzentrischer Kreise und längs von Radien vorliegt oder längs einer dreidimensionalen
Matrix; man muß im letzteren Fall natürlich drei Serien von Gruppen-Detektoren verwenden.
Dieser Typ einer Anzeigevorrichtung für Hüllenbrüche ermöglicht eine rasche Identifizierung eines schadhaften
Kanals, da die hierfür notwendige Zeit durch die Übergangs- ' zeit des entnommenen Strömungsmediums zwischen einem
Zeilen-Detektor (I2n) und einem Spalten-Detektor (14 )
gegeben ist.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung und !Lokalisierung von Änderungen einer charakteristischen Größe
in einem Strömungsmedium zur Überwachung von identischen
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Produktioneeinheiten dient, kann der Nachweis eines anormalen Produktes in einer der leitungen auch z.B« die Aufspeicherung
desselben durch Steuerung durch ein Blektroventil bestimmen.
In diesem Pail kann die Meßgröße eine Dielektrizitätskonstante,
ein Widerstand, eine magnetische Eigenschaft, eine Transparenz usw. sein.
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Claims (3)
1. Vorrichtung zur tiberwachung einer charakteristischen Größe
eines duroh mehrere analoge leitungen strömenden Strömungamediums, die läng· einer n-dimensionalen Matrix-Anordnung
gruppiert sind, wobei (a.B. mit η * 3) jede Leitung die
i-te Ordnung in einer ereten Gruppierung (Zeile), die j-te Ordnung
in einer «reiten Gruppierung (Spalte) und ... die k-te (bow. x-tt)Ordnung in einer dritten (η-ten)Gruppierung (Reihe)
hat, da durch gekennaeiohnet, daß jede Leitung einerseits mit allen Leitungen der i-ten Ordnung
der ersten Gruppierung (leitungen der Zeile it 1O1, 1O2,i 1O,5 und
1Oj) ein Haohweieorgan, genannt erster Gruppen-Detektor
(der Zeilen "12^9 122, 12~ oder 12,), für die Ändtrung der
interessierenden oharakteristisohen Größe des Strömungsmedium* durchquert) dann mit allen Leitungen der j-ten Ordnung
der «reite» Gruppierung (Leitungen der Spalte JtS1, &2, 8^ und
8j) ein sveites Haohvti·organ, genannt «weiter Gruppen-Detektor
(der Spaltern H1, H2, U3 oder U4), für die besagte Änderung der charakteristischen Grüße des Strumungsmediums ... und
dann schließlich mit allen Leitungen der k-ten (osv.x-ten)
Ordnung der dritten (η-ten) Gruppierung (Leitungen der Reihe k baw. χ ein Nachweisorgan, genannt dritter (n-ter)
Gruppen-Detektor (der Reihe), für die besagte änderung der CharakterIbtischen Größe des StrömungsmediumB, wobei jede
Leitung auoh im Innern jedes Haohweiaorgane ihre Individualität
909826/0769 BA
2. Vorrichtung naoh Anspruch 1 zur Überwachung eintr
charakteristischen Grüß· jedes Zweig·· «in·· durch mehrere
Leitungen hlndurchstrtJmenden Strumungemediume, die länge einer
zweidimensional·)! Matrix gruppiert sind, gekennzeichnet durch
Ewei Gruppierungen (8n und 1On) der Leitungen und zwei
zugehörige Serien von Gtruppen-Detektoren (12Q und Hn).
3. Anzeigevorrichtung für Htillenbrüohe in einem Kernreaktor,
der durch eine Zirkulation eines Strumungsmediums in den von
Brennstoffelementen eingenommenen Kanälen gekühlt wird, bei dem bestimmte Kühlmittelentnahmeleitungen in Zellen 1On und
Spalten 8n gruppiert sind» naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß jedes Nachweisorgan (Zeilen- oder Spalten-Detektoren: I2n oder Hn) die Koncentration an Spaltprodukten in
den das Nachweisorgan durchquerenden Leitungen bestimmt, die
durch Strömungsmediumentnahmen von verschiedenen Herkunft
durchströmt werden, und zwar durch Nachweis der verzögerten neutronen, die von dem in den Leitungen sirkulierenden
Strömungsmedium emittiert werden, wobei die Leitungeabsohnitte
die EU derselben Zelle oder derselben Spalte gehören, gemeinsam
um einen Neutronen-Detektor angeordnet sind und die Anordnung der Leitungsabsohnltte, ihre Dimensionierung und ihre Besohickung mit Strömungsmedium jeweils so festgelegt sind,
daß das Ansprechen der Detektoren auf eine gegebene Xonsentration an Spaltprodukten in irgendeiner der Leitungen fttr
jede betraohtete Leitung im wesentlichen gltich ist.
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Leers e rte
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