DE1946758B2 - Vorrichtung zur Messung der Neutronenflussverteilung in der Spaltzone von Atomkernreaktoren - Google Patents

Description

Zur Messung der Flußverteilung im Core eines Kernreaktors ist es bekannt, Ionisationskammern oder sogenannte »Self-Powered«-Detektoren zu verwenden. Diese Sonden erfassen jeweils nur eine begrenzte Höhe des Cores, wobei die Meßsignale über Kabel an außerhalb des Cores befindliche Auswerteinrichtungen geleitet werden. In den Kabeln wird jedoch durch y-Strahlung und schnelle Neutronenstrahlung ein hoher Störstrom erzeugt, der bis zu 25% des Nutzsignals ausmachen kann und somit die Messung erheblich verzerrt. Dabei ist der Störstrom auch wesentlich von der Eintauchtiefe, d. h. von der Länge des sich im Core befindlichen Kabelteils abhängig. Zur Herabsetzung des Störstromes sind bereits Kabel mit zusätzlicher Störstromkompensation entwickelt worden, die aber nur zum Teil dieses Problem lösen.

Es ist in diesem Zusammenhang eine Meßanordnung bekannt geworden (deutsche Auslegeschrift 1265 882), nach der eine gasförmige Substanz über den Kern durchsetzende Rohrleitungen geführt und anschließend außerhalb des Kerns an Strahlungsdetektoren vorbeigeleitet wird, um die Aktivität zu ermitteln. Damit ist jedoch eine Aktivitätsmessung in verschiedenen axialen Höhen des Reaktorkerns nur schwer möglich.

Ferner ist aus der französischen Patentschrift 1363 980 eine Meßeinrichtung bekannt, bei der mittels Sonden aus lose aneinandergereihten Kugelsäulen, die in den Reaktorkern eingefahren und durch Druckluft wieder herausgeführt werden, die Aktivitätsänderung der Kugeln durch eine Auswerteinrichtung ermittelt werden kann. Diese Kugelsonden sind jedoch nicht als stationäre Sonden zu verwenden, sondern können nur ein in Intervallen ermitteltes Bild der Neutronenflußverteilung ergeben.

Aus der USA.-Patentschrift 3 043 954 ist schließlich eine Sonde bekanntgeworden, bei der mehrere Ionisationskammern jeweils in unterschiedlicher Höhe an einem gemeinsamen Tragrohr angeordnet sind. Jede Kammer ist dabei ein eigenes Kabel mit einer Auswerteinrichtung außerhalb des Reaktorkerns verbunden. Dabei ist jedoch ein Einfluß der y-Strahlung auf die Kabel und das Entstehen von Störströmen nicht auszuschließen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen und derart anzuordnen, daß Störströme in den Verbindungskabeln nicht auftreten können.

Die Erfindung besteht dabei darin, daß — ausgehend von einer Vorrichtung zur Messung der Neutronenflußverteilung in der Spaltzone von Atomkernreaktoren, welche mehrere, auf ihrer gesamten Länge neutronenabsorbierende Einzelsonden auf einer gemeinsamen Querschnittsposition der Spaltzone aufweist — die Einzelsonden, die sich von einer Seite der Spaltzone her von außerhalb in die Spaltzone hinein erstrecken, ausgehend von einer sich über die gesamte Spaltzone erstreckenden Einzelsonde in stetiger Folge abschnittsweise relativ zueinander verkürzt sind. Dabei bestehen die Einzelsonden zweckmäßigerweise aus Detektoren, die aus zwei Elektroden bestehen, von denen die eine aus einem durch die nachzuweisenden Neutronen aktivierbaren Material besteht, welches nach der Aktivierung Elektronen aussendet, und bei denen der Elektronenstrom von der aktivierbaren Elektrode zu der anderen ein Maß für den Neutronenfluß ist (self-powered Detektoren).

Derartige Detektoren sind aus der Zeitschrift »IEEE-Transactions on N.S.«, Vol. NS-16, 1969, Nr. 1, S. 171 bis 176, bekannt.

Dadurch, daß in der gesamten aktiven Kernzone nur der neutronenempfindliche Teil der Sonde eingesetzt wird, treten in den Kabeln auch keine Störströme mehr auf. Der Neutronenfluß wird dabei durch Bildung der Stromdifferenz von je zwei Einzelsonden unterschiedlicher Länge stufenweise über die gesamte Kernhöhe ermittelt.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung näher erläutert.

Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Meßvorrichtung 2 über den gesamten aktiven Teil 1 des Kernreaktors. Dabei ist sie in beispielsweise sieben Einzelsonden 3 bis 9 aufgeteilt, von denen die erste Sonde 3 bis zum Boden des aktiven Kerns reicht, während die übrigen Sonden 4 bis 9 jeweils um den gleichen Betrag verkürzt ausgeführt und so angeordnet sind, daß ihre Anschlußenden 10 für die Verbindungskabel 11 etwa auf gleicher Höhe außerhalb der aktiven Zone 1 liegen. Die Verbindungskabel 11 sind nunmehr keiner Neutronen- und y-Strahlung mehr ausgesetzt. Das bedeutet, daß in ihnen keine Störströme mehr auftreten können. Über Verstärker 12 werden die Meßsignale dann an nicht näher dargestellte Auswerteinrichtungen 13 geführt.

Bei der Verwendung von sogenannten »Self-Powerede-Detektoren, die im allgemeinen aus einer Stahlhülle mit einem mineralisolierten Kobaltinnenleiter bestehen, werden bei Beaufschlagung mit Neutronen /^-Teilchen frei. Diese bewegte Ladung stellt einen Strom dar, der direkt proportional zum Neutronenfluß ist. Durch Bildung der Stromdifferenz von je zwei in ihrer Länge gleichmäßig unterschiedlicher Einzelsonden bzw. Detektoren ist eine Bestimmung der Flußverteilung über die gesamte Kernhöhe — nach dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel in sieben Teilstücke unterteilt — möglich.

Die Verwendung derartiger »Self-Powered«-Detektoren stellt gegenüber der Verwendung der bekannten Ionisationskammern eine erheblich billigere und dauerhaftere Lösung dar, da auch der Abbrand der Detektoren gegenüber den Ionisationskammern um eine Zehnerpotenz geringer ist, wodurch auch die Nacheichung wesentlich erleichtert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der Neutronenflußverteilung in der. Spaltzone von Atomkemreaktoren, welche mehrere, auf ihrer gesamten Länge neutronenabsorbierende Einzelsonden auf einer gemeinsamen Querschnittsposition der Spaltzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden (3 bis 9), die sich von einer Seite der Spaltzone her von außerhalb in die Spaltzone hinein erstrecken, ausgehend von einer sich über die gesamte Spaltzone erstreckenden Einzelsonde (3) in stetiger Folge abschnittsweise relativ zueinander verkürzt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden Detektoren sind, die aus zwei Elektroden bestehen, von denen die eine aus einem durch die nachzuweisenden

Neutronen aklivierbaren Material besteht, welches nach der Aktivierung Elektronen aussendet, und bei denen der Elektronenstroni von der aktivierbaren Elektrode zu der anderen ein Maß für den Neutroncnfluß ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehc: sind, die nacheinander die Stromdifferenzen zwi sehen den bezüglich ihrer Länge aufeinander folgenden Einzelsonden ermitteln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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