DE1953044A1 - Fluessigkeitssiedepunkt-UEberwachungseinrichtung fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

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Betrifft.· Patentanmeldung

Anmelder: United states Atomic Energy Commission, Germantown, Maryland (USA)

Plüssigiceitsöiedepunkt-Ü'berwacliungseinrichtung für Kernreaktoren.

Hie Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen eines flüssigmetall-Kühlmittels in einem Kernreaktor auf Sieden und zum Ausregeln des Siedens.. Bei dem Kühlmittel kann es sich um flüssiges Natrium handeln.

Die Erfindung befaßt sich mit der Feststellung und Verhinderung gefahrlicher Blasen oder Poren in dem Natrium eines natriumgekuhlten Reaktors und der daraus resultierenden gefährlichen Steigerung der Reaktivität des Reaktors. Hierbei soll insbesondere das Einsetzen des Siedevorgangs festgestellt v/erden.

Wenn man den Druck einer Flüssigkeit kennt, kann man die Temperatur der Flüssigkeit messen um festzustellen, ob der Siedepunkt erreicht v/orden ist oder nicht. Dieses Verfahren hat jedoch den lachteil, daß die Registrierung

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Brief vom 2ü. 1 O . 1b 6 9 Bbff 2 Dipl.-Ing. G. Schliebs

^an das Deutsche Patentamt, Uo-ciien ^^Patep^ta^^v^^lt _/

einer Ten^-r? veränderung gewüimlich etwas später als die tatsächliche Änderung erfolgt, -.veil das ließergebnis direkt nur für die jeweilige Meßstelle zutrifft. 3s ist auch mit keinen Teuperaturmeliverf al.a*en möglich, die Tenperatur an jeder Stelle einer großen Flüssigkeitsmeuge durch ides sung an einer Stelle fest aus teilen, v^enn die Temperatur-Verteilung ungleicnfürmig ist. ajs-kaxai daher sein, daß die !Flüssigkeit an einer Stelle zu sieden beginnt, obwohl die Temperatur an anderen Stellen noch unter dem Siedepunkt- liest.

ISLηe ungleichförmige Temperaturverteilung tritt "beispielsweise in einer !Flüssigkeit auf, die durch den Kern, auch Spalt zone oder Spaltraun genannt, eines Kernreaktors erwärmt wird, deh. einer Flüssigkeit, die sich zeitweilig mit dem Kern in demselben Behälter befindet. Dies ist z.B. bei einem Kernreaktor der Fall, der mit einem flüssigen Metall, z.B. !Natrium, gekühlt wird. In diesem Falle sind zwischen den Brennstoffelement en enge Kanäle ausgebildet, die das Kühlmittel durch die Spalt a 0110 leiten.

Wenn die Strömung in diesen Kanälen während des Reaktorbetriebs stark behindert wird, z.B. durch die Ablagerung von Feststoffen, die vom Kühlmittel mit geführt werden, kann es sein, daß der angrenzende Brennstoff ungenügend gekühlt wird und sich zu stark erhitst. Dies kann wiederum zum Schmelzen des Brennstoffs mit den sich daraus ergebenden Folgen führen.

Sicherheitseinrichtungen, die die Möglichkeit oder Folgen des Siedens des liatriums verringern oder verhindern, sind deshalb erwünscht, weil man die Vorteile ausnützen, will, die sich durch die Verwendung von Natrium als Kühlmittel für schnelle Reaktoren ergeben. Durch eine Frequenzanalyse des von in der Spalt zone angeordneten Heutronen-Detektoreja abgegebenen Heutronenflußsignals kann man das !Einsetzen

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Brief vom 20. "1 O . 19^9 Βία» 3 DipJ.-lng. G. Schlieb«

^αη das Deut »olie Pat ent oat, München ' Potentanwalt

des allmählich beginnenden üiedens des Natriums feststellen, "bevor, sich die Gesaut leistung merklich ändert, die οiiderenfalls eine Korrektumaünahme erfordern würde.

1 cm pflegt daher eine Temperatur-Übervvaclmngs einrichtung vorauseilen, die die Temperatur der Kühlflüssigkeit ständie überwacht, dauit der Reaktor so geregelt werden kann, daß unerwünschte Temperaturvei'hältniase kompensiert "bzw. werden.

j!3 siiiu bereits die verschiedensten Einrichtungen zur Üüurv/achuK.r der Temperatur von Eeaktorkühlmittein "bekannt. Als Beispiel sei auf die USA-Patentschrift 3,240,674 verwiesen, bei der eine Überwachungseinrichtung für ein Spektrum nachweisbar ei* üJonschwingungen, die durch die Bildung von Blasen erzeugt v/er den, sum Feststellen kleif5 iier Blasen (Blasenkeime) verwendet wird, die bei Beginn des Siedens als Yorstufe des Siedens der gesamten Flüssigkeit auftreten.

Der Jri'indung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sieden einer Flüssigkeit in einen Kernreaktor festzustellen und eine Korrektur durchzuführen, um die Sicherheit des Reaktors zu gewährleisten, wobei als Kühlmittel insbesondere natrium verwendet wird.

ITach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reaktor eine Meßvorriortung für die Ueutronenfluß-

2$ dichte mit einer daran angeschlossenen, periodische och./ankungen der ITeutronenflußdichte feststellenden Vorrichtung enthält, an die eine eine charakteristische Frequenz siedenden Flüssigmetall feststellende Vorrichtung angeschlossen ist, die ein Signal abgibt, wenn sie eine derartige Frequenz feststellt, und mit diesem eine

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Brief vom 20. 10. 1969 Blatt 4 Dipl.-Ing. G. Schliebt

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Vorrichtung steuert, welche die Reaktivität des Reaktors verringert, wenn festgestellt wird, daß das Flüssigmetall siedet.

Danach werden die Frequenzkennlinie der Flüssigmetall-Siedung des Kühlmittels, die Laufzeit der Übergangsfunktion der Reaktivität des Reaktors und die Anforderungen an die Empfindlichkeit einer Meßeinrichtung durch die Erfindung so verknüpft, daß sich ein Sicherheitssystein für einen schnellen Brüter mit Flüssigmetall-Kühlung ergibt, bei dem das Sieden des Natriums festgestellt bzw. .gemessen und in Abhängigkeit davon eine Korrektur durchgeführt wird. Dies geschieht durch den Nachweis des Einsetzens des allmählichen Beginns des Natriumsiedens durch Frequenzanalyse des von im Kern angeordneten Neutronen-Detektoren abgegebenen Neutronenflußsignals, da der Siedebeginn eine charakteristische Frequenz hat, die beim Zusammenfallen oder Platzen der Natriumblasen auftritt. Auf diese Vfeise erhält man eine wirksamere und zuverlässigere Regelung_y als sie bekannte Einrichtungen bieten.

"Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der ungefähren Natrium-Blasenzahlen und Brennstoffdichtezahlen für ein exemplarisches Paket des Reaktorsj

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Amplitudenganges der Übergangsfunktion bei Verwendung

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Brief vom 20. 10. 1969 Blatt 5 Dipl.-Ing. G. Schliebi

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von Plutonium 239 in Abhängigkeit von der Lebensdauer 1* prompter Neutronen;

Pig. 3 die spektrale Verteilung der Fluß-Reaktivitätssteuerfunktion als Funktion der Frequenz und Figo 4 ein Blockschaltbild der Einrichtung nach der

Erfindung, bei der das Feststellen des Siedens des Natriums in eine Reaktorregel- und Überwachungseinrichtung einbezogen ist«

Obwohl im folgenden von flüssigem Natrium oder einer Legierung des Natriums mit Kalium die Rede ist, soll dadurch die Erfindung nicht auf diese speziellen Werkstoffe begrenzt werden.

Das üieden des Natriums hat eine charakteristische Frequenzvertellung, die mit dem Platzen oder Zusammenbrechen der Natriumblasen zusammenhängt. Bei der Verwendung dieses Reaktivitätssignalsals Basis für einen Teil einer Sicherheit smeßeinrichtung eines verbesserten schnellen Brüters oder Brutreaktors mit Flüssigmetall-Kühlung hat sich 'herausgestellt* daß

1 * die Frequenz des charakteristischen Signals in demjenigen Frequenzbandspektrum liegt, in dem die Reaktorübergangsfunktion gute' Verstärkungseigenschaftn (null dB) aufweist und die spektrale Verteilung der Leistungsdichte der Fluß-Reaktivitätssteuerfunktion (reactivityflux-■pOv/er-spectral-density driving function) ansonsten ein praktisch weißes Rauschen ist und daß

2. die Anwendung- des im folgenden beschriebenen Meßverfahrens eine Meßfilteranordnung bedingt, die Amplituden-Schwankungen im Bereich, von Q*Qt - 0, ΐ ^f/a der Spaltzonenleistung (Fluß) überwachen kann*

Vorzugsweise will man, ien. Sieäabeglnm äo® Fätriums· in

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Brief vom 20. 10. 1969 Blatt 6 Dipl.-lng. G. Schliebs

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schnellen Brüter mit Flüssigmetall-Kühlung feststellen und geeignete Korrekturmaßnahmen zur Regelung des Reaktors ergreifen. Der üiedebeginn wird hier als ein Zustand definiert, bei dem sich weniger als 50 $ des Kühlmittels eines Reaktorpaket es in der Gasphase befindet. Bislang hat sau zur Feststellung des Siedens gewöhnlich die Änderung der Gesamtleistung oder der örtlichen Leistung (Flußdichte), die sich durch den positiven ÜTatrium-Blasenlcoeffizienten ergibt, gemessen. Inzwischen hat es sich jedoch herausgestellt, daß es möglich ist, das Sieden früher festzustellen, indem man " die statistische Keimbildung und das Zusammenbrechen von

Hatriumblasen heranzieht, das beim Beginn des Siedens auftritt. Diese Blasen haben eine charakteristische Zusammenbrechrate oder -frequenz, die von der Oberflächenspannung des natrium und anderen Größen abhängt« Die Siedefrequenz geht in das Flußrauschen als kohärentes Signal, ein, und ihre .Amplitude wird in bekannter Weise heraus gefiltert <*

Der Gedanke, die Frequenz als Heßgröße zum Feststellen des Siedebeginns zu verwenden, wurde mit Erfolg-bei dem Saxton-Reaktor angewandt, vgl. T. Sajagopal "Reactor IbiseMeasurements on Saxton Reactor" in TIB 7679» ABC i^ymposium, Heft- 4-_r k 1964» Bei dem Saxton-Reaktor handelt es sich raa einen kleinen Druck-Ieichtwasserreaktor¹ mit geschlossenem Kreislauf« Bei dem kleinen Saxton-ICernreaktor werden sowohl inner— halb als auch außerhalb der Spalt zone- neutronen—]?lußdicht edetektoren mit Erfolg verwendet. 0"bwohl der Saxton-Realctor eine sorgfältig ausgearbeitete Filteranordnung enthielt,, hat sich inzwischen herausgestellt, daß ein einfaches, in äen. auf implitudenänderungen ansprechenden Eeaktorregel—

5Q kreis geschaltetes redundantes Bandpaßfilter den gleichen Zweck erfüllt« Wie die Erfaiirung mit dem Saxton zeigt ψ, is;t dies ein. geeignetes leorfaferem, den S . - in- einemi BriicKwaasörreaktoir festzustellsm»

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Brief vom 20, 1Ü, 1963 Blatt 7 . DipUliig. G. Sehliebs ^gn das Deutsche Patentamt, ETünchen Patentanwalt

Ein repräsentativer Schätzwert des Batrium-Blasenqubtienten in einem Paket (subasseiably) eines repräsentativen schnellen.-Brutreaktors mit flüssigmetall-Kühlung als Funktion der Radiallage, der zur Erzielung eines Realrfc ivitäts effekt es von 0,1 p' erforderlich ist, ist in ELg. 1 angegeben, in der die erwartete Abnahme des ITeutroneneinfluss es in periplierer Richtung dargestellt ist. Der Blasenkoeffizient der Reaktivität wurde überschlägig nach einer eindimensionalen Diffusions theorie berechnet, bei der ein dünner kreisförmiger Ring aus Hbtrium aus der Spaltzone entfernt wurde₀ Die ungefähre Reaktivität der Brennstoffdichte (compaction) eines Paketes ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, und zwar mit quadratischer Bewertung der Leistung.

Die Berechnung des Blasenquotienten in den äußeren Spalt-Zonenbereichen war unvollständig. Man kann jedoch annehmen, daß eine starke Blasenbildung in der Uähe der radialen Grenzfläche zwischen Spalt-* und Brutzone nur eine geringe Änderung der Reaktivität zur Folge hat. (Es ist jedoch auch möglich, daß der Hat ritunblaseii-Reakt ivitäts effekt in den - Paketen dieser äußeren Kernzoiie null oder negativ ist.) Es _v : ist offensichtlich, daß die Meßeinrichtung nach der Erfin- ^:-.."dung in dem äußeren Bereich wegen des erforderlichen großen Blasenquotienten bzw. des kleinen Reaktivität3effektes nicht anwendbar ist· Die eindeutige Abnahme der relativen Br ennst offneuvert eiltuigs zahl im äußeren Spaltζ onen- oder Kernbereicli zeigt jedoch an* daß sich eine Strömungsblockierung, Blasenbildung und, Verdichtung, wenn überhaupt, nur langsam fortpflanzt« Daher können auch andere Zusatzvorrichtungen, wie Therraokreuze oder Durchflußmesser und Leistungsmesser den Sicherheitsanforderungen genügen, die beim Sieden in den peripheren Brennstoffpaketen eingehalten werden müssen* , -.-..'..".

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Brief vom 20. 10. 1969 Blatt 8 Dipl.-Ing. G. Schliebi

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Fig'. 1 zeigt, daß größere Blasenquotieiiteii als 5 °/J erforderlich sind, um eine Reaktivitätsänderung von 0,1 φ zu bewirken. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Zusammenbrechen oder Zusammenfallen der ITatriuublasen um einen mittleren Blasenquotient en oszilliert, und daß der resultierende Reaktivitätshub im allgemeinen kleiner als 0,1 φ ist.

Eine Betrachtung der Bewegungsgleichungen bei Einführung eines Reaktivitätssprunges zeigt, daß

(^gnfl^P⁰⁵ J / * H.aWHitäteaprun« = 1

• ist, solange wie die Einflüsse verzögerter Neutronen ver nachlässigbar sind (bei Frequenzen z: 0,1 Hertz) und der Einfluß prompter Neutronen nicht überwiegt. Die Feststel lung des Hatriumblasenbildungsbeginns bei einer Reaktivitätsschwingung, die kleiner als 0,1 φ ist, erfordert also eine Meßeinrichtung, die in der Lage ist, eine .Änderung von weniger als 0,1 °ß> in der Spalt Zonenleistung (im Fluß) festzustellen. Es ist also anzunehmen, daß Flußdichtemeß- und -filtereinrichtungen Signale, die in dieser Größenordnung oder darunter liegen, feststellen· können.

Im Hatriumsiedefrequenzgang hängt die spektrale Flußleistungsdichtefunktion 0 (ca ) von der Pluß-Reaktivitätssteuerfunktion 0 „(cj) nach folgender Beziehung abj

wobei Y (icj ) die Reaktorübergangsfuiiktion und c«j die Winlcelgeschwindigkeit ist·

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Brief vom 20. 10. 1969 Blatt 9 Dipl.-Ing. G. Schliebs

^an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

■ Au Grundgedanken, der Erfindung haben beide Glieder auf der rechten Seite obiger Gleichung Anteil, da sie die Urzeugung eines Hatriumsiedesignals und die Übertragung des Reaktivitätseffekt es auf die Meßeinrichtung betreffen.

Die Übergangsfunktion eines mit Plutonium als Brennstoff betriebenen Reaktors bei Leistung null ist in Figo 2 für einige vierte der ITeutronenlebensdauer dargestellt ο Der Zusammenhang zwischen der Übergangsfunktion bei Leistung null und der Betriebsübergangsfunktion (bei Leistungsabgabe) ist aus Pig. 2 zu entnehmen: Die beiden Funktionen unterscheiden sich nur bei Frequenzen unterhalb von etwa 1 Hertz.

Die obere Grenzfrequenz der Übergangsfunktionskurven, bei der die Reaktorempfiiidlichkeit mit zunehmender Frequenz abnimmt, ist durch das Verhältnis des Anteils verzögerter neutronen, ß zur Lebensdauer 1* der prompten neutronen bestimmt. Bei einem repräsentativen schnellen BrLiter mit llüasigmetall-Kühlung betragen ß und 1* jeweils 0,0035 und 0,5 MikroSekunden. Die resultierende obere Grenzfrequenz liegt bei etwa 1100 Hertz. Zwischen. 1 Hertz und 1000 Hertz verläuft die Übergangsfunktion flach. '

Die Reaktivitätssteuerfunktion 0 (w) hängt von mehreren die Reaktivität beeinflussenden Größen ab, von denen das Sieden des Fatriums nur eine ist.

Bei diesen die Reaktivität beeinflussenden Größen kann es sich beispielsweise um eine sich ändernde Natriumströmungsgeschwindigkeit oder llatriumeinlaßt emperatur ο »dgl. handeln. Bei einer riatriumgekühlten Reaktoranlage (oder irgendeiner anderen Art von Leistungsreaktor) lassen sich diese Einflüsse nur schwer vorausberechnen. Anhand von

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Brief vom 20. 10. Ι9β9 Bkrtt I O DipS.-lng. G. Schiiebs

°" das Deutsche Patentamt, Minchen ' Patentanwalt '

Untersuchungen an Siedewasserreaktoren läßt sich jedoch die Reaktivitätssteuerfuiiktion mit filter Annäherung vorhersagen. Fig. 3 zeigt den. Verlc.uf tier ReaktivitUtssteuerfunktion J#_„ (a> ) für einen schnellen Brutreaktor mit Flüssigmetall-Kühlun^: (dor einem Siedewasserreaktor ähnlich ist) in Abhängigkeit von der Frequenz· Die Steuerfunktion ist in erster Linie niederfrequent. Oberhalb von 1 Hertz verläuft die Amplitude des Signals flach.

Im Frequenzbereich von 1 -1000 Herts hat die Überlangsfunktion eine gute Verstärkung (null dB), und 0_v ,(<*? ) ist

praktisch ein weißes Rauschen. Zum Feststellen des Siedens von Natrium ist dies praktisch ideal, da das Sieden in diesem Frequenzbereich auftritt.

Da man erwartet, daß die charakteristische Susammenfallfrequenz für ITatriumblasen in den Reaktorfrequenzbereich von 1 - 1000 Hertz fällt, sind alle Voraussetzungen zum Feststellen des oiedens des latriums durch den Flußdetektor und die Filteranordnung, die im folgenden besehrieben werden, gegeben. Um den Störabstand oder die Selektivität bei der Messung noch v/eiter zu verbessern, kann man Zreuzkorrelationsmethoden anwenden.

Figo 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung, die nach dem oben erläuterten Prinzip der iärfiiidung das Sieden des Natriums feststellt und über die Regelstabanordnung korrigierend eingreift. Ein Keutroneadetektor10 ist im Reaktorkern (Spaltzone) oder in der Brutzone (im Brutmantel) oder weiter von. der Spaltzone entfernt angeordnet, wenn seine Empfindlichkeit groß genug ist· Bas Ausgangssignal des Neutronendetektors 10 wird in einem Verstär- ker 11 verstärkt und einem Frequenzanalysator 12 zugeführt'.

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Brief vom 20. 1Ö. 1969 Blatt 11 Dlpl.-Ing. G. Schliebt

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Als Detektor 10 kann ein Spaltkammer- oder ein Oampbell-Detektor verwendet werden. Es kann jede Art von Neutronendet ektor verwendet werden, der in.oder in der Nähe der Si>altzoiie zufriedenstellend arbeitet, hinreichend empfindIieh und wirksam ist. Auch Kombinationen von Meut rollend et ektor en, die an verschiedenen Stellen in der Spe.ltzoiie oder den Brut mantel oder außerhalb der Spalt-" zone angeordnet und mit einem gemeinsamen Ausgang oder getrennten Ansgilnjeii vergehen sind, können verwendet v/erden. Das Ausgangssignal des Detektors 10 wird im Verstärker 11- soweit" vei^stärkt, daß es analysiert, beobachtet, aufgezeichnet und sur Betätigung anderer Schaltungsanordnung en oder Schaltkreise verwendet werden kann. Eine bestimmte Steueruii^ benötigt normalerweise mehrere getrennte Verstärk erstuf en an mehreren Stellen. Die weitere Verarbeitung des elektrischen Ausgangssignals des ITeutroneiidetektors erfolgt in an sich bekannter Weise, je nach Art der verwendeten Kernreakt ο ranlag e und Hardware in der übrigen Schaltungsanordnung, um das Sieden des Natriums festzustellen und gegebenenfalls korrigierend einzugreifen.

Die IJchwankuiigen des Beutroiienpegels werden dem Frequenzanalysator 12 in ]?orm eines sich zeitlich ändernden elektrischen Signals zugeführt und im interessierenden I¹Tequenzbereieh öurch ein elektrisches Filter mit geringer Zeitkonstante analysiert. Bei dem filter kann es sich um die verschiedensten Ausführungsformen handeln, je nach dem Prinzip, nach ύem die das Sieden des Natriums feststellende Einrichtung arbeitet. So kann es sich bei dem Analysator beispielsweise um ein einfaches Bandpaßfilter, um einen einfachen oder einen Kreuzkorrelationsänalysator für die Punlction der spektralen Leistungsdichte fcandein. .Spezielle Ausführun^sbeispieleV die für eine solche Frequenzanalyse

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Brief vom 20. 10. 1969 Blatt 12 Dipl.-Ing. G. Schlieb«

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geeignet sind, sind in dem Aufsatz "Preliminary Results of Yallecitos Boiling Water"Reactor Noise Analysis", ASO Symposium, Serie 4, TID-76-79, Juni 1964 und in anderen auf diesen !Symposium ausgegebenen Schriften beschrieben. Frequeiizanalysierverfahren sind viel thin bekannt und v/erden auf den verschiedensten Fachgebieten angewandt, einschließlich zur Analyse von Neutronenflußäiiderungen.

Das Ausgangs signal des Frequenzanalysatorυ 'ld ./ird einem | 10 Aniplitudeiiscliv/ellwert diskriminator 13 zugeführt, dessen Aus gang·:.; signal einer Regelstabstellelektronik 14 zugeführt v/ird, die die Regeleinrichtung 15 steuert» biennale Amplitude des von der !Tatriumsiedung abhängenden ITeutronensigiic.lo in demjenigen Frequenzbereich, der für

1p das Sieden des Natriums kennzeichnend ist, oder bei einer speziellen Grundfrequenz der Reaktoranlage, für die die Einrichtung nach der Erfindung opezie-11 ausgelegt ist, einen voreingestellt en ./ert überschreitet, muß der Reaktor korrigierend go nachgeregelt werden, daß die nachteiligen Folgen des üdedens des Kstriums verringert v/erden. Wenn

die Amplitude dieses dignnis kleiner als der voreingestellte Schwell·./ert ist, braucht durch die Segelstabanordnung keine f Korrektur durciigefälirt zu v/erden, weil kein wesentliches Sieden des Natriums stattfindet, \ienn der Amplitudenschwellwert im Diskriminator 13 überschritten v/ird, wird die Elektronik 14 angesteuert mit der Folge, daß einer oder mehrere Regelstäbe der Einrichtung 15 eingefahren werden. Die Schaltungsanordnung des Diskriminators 13 und der ELnfahrelektronik 14 sowie die Bauteile der Einrichtung 15 sind an sich bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Gewünschtenfalls kann eine Amplitudengang-Anzeigevorrichtung 16 zwischen dem Frequenzanalysator 12 und dem

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Brief vom Z U. K-. 1 9 6 9 Blatt 13 Dipl.-Ing. G. Sdiliebs

°" das Deuts ehe Patentamt, München Patentanwalt

• Amplituäenschwellwertdiskriminator 13 angeschlossen sein, die dem Bedienungspersonal im Kontrollraum ständig direkt das von der Ifatriumsiedefrequenz abhängige Signal oder das über den interessierenden Frequenzbereich integrierte

tj Signal anzeigt. Um einer Bedienungsperson zu ermöglichen, aufgrund visueller Beobachtung der Anzeigevorrichtung 16 oder aufgrund akustischer \/ahrnehr:iung eines anzeigeabhängigen Alarmsignals, das ertönt, wenn der eingestellte Punkt überschritten wird, das Einfahren der Regelstäbe von Hand auszulösen, ist zwischen dein Diskriminator 13 unä der Regelstabeinfahrelektronik 14 eine Vorrichtung zur Auslösung von Hand angeschlossen. Durch die Einrichtung iic'Ch der Erfindung v/ird daher die Zuverlässigkeit und Integrität der normalen Reaktormeß-, regel- und/oder -sicherheitseinrichtung grundsätzlich nicht gefährdet.

Durch die Erfindung ergibt sich mithin eine Einrichtung, die den !beginn des oiedens des Natriums anhand der dafür charakteristischen Frequenz feststellt und dieses Signal zum Regeln des Reaktors verwendet.

Die Erfindung kann in verschiedener Hinsicht abgewandelt, ./erden, uo können ein oder mehrere in beliebiger Kombination innerhalb oder außerhalb der Spaltζone. angeordnete ITeutronenflußdetektoren verwendet werden. Das JFeutronenflußrausohen kann in Form einer Auto- oder Kreuzkorrelationsfunktion (im Zeitbereich) oder einer Auto- oder Kreuzleistungsdichte-Spektralfunktion (im Frequenzbereich) analysiert v/erden. Es gibt viele Möglichkeiten, wie man das interpretierte Heutronenflußrauschsignal der Reaktorregeleinrichtung zuordnet, um eine Korrektur vorzunehmen, nachdem das Entscheidungssignal aufgetreten ist, das das Jieden des Natriums anzeigt. So kann man beispielsweise die Regelstäbe schnell einfahren oder einen Schnellschluß

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Brief vom 20. 1U. 1969 Blatt I4 " Dipl.-Ing. G. Sehliebs

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auslösen oder Helcter ertönen laa;jen oder die Leistung verringern oder diese IJaßriahme in irgendeiner 'Vexse lcombinieren. Schließlich läßt sich "bei diesen das iTeutroiianfluiB-rauschen auswertenden Sicherheitsregeleinricritungen und
Verfahren jede "beliebige Redundanz eraieleii.

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Claims (1)

1. Brief vom 20ο 10. 1L¹S9 Blatt 15 Dipl.-lng. G. Schliebs

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   Ί953044

   ■Patentansprüche

   Einrichtung zum Überwachen eines Flüsaignetall-Küliluittels in einem Kernreaktor auf dieden und zum Ausregeln des Sieclens, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor eine Heßvorrichtung (10) für die Heutronenflußdiclite mit einer daran angeschlossenen, periodische dchivankungen der Keutronenflußdi elite feststellenden Vorrichtung (12) enthält, an die eine eine char vs t.erintis ehe Frequenz siedenden Flüssigmetalls feststellende Vorrichtung (13) angeschlossen ist, die

   1ü ein Signal abgibt, wenn sie eine derartige Frequenz feststellt, niiü mit diesem eine Vorrichtung (14,15) steuert, welche die Reaktivität des Reaktors verringert, '..^;eiin festgestellt v/ird, daß das Flüssigmetall jiedet.

   2. Jinric", turiü nach Anspruch 1, ^ekemiceichnet durch" mindestens einen ireutroiienclet-ektor ■( TO) als Lleßv or richtung, einen Verstärker (11) für die von diesem gemessenen periodischen i3clr.vajuiun£en und daran anschließend einen Frequenzanalysator (12) und einen Amplituden-.iclT-vellViertdiskrimiiuitor (15).

   3. jSinricircung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da£ die Vorrichtung (14,15) eine Hegelvorrichtuxi£r (15) für den Reaktor ist, die von einer elektronischen Vorrichtung (14) aktiviert wird.

   <· iiünrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Amplitudengang-Anzeigevorrichtung (16) z./ischen den frequenzanalysator (12) und den Diskriminator (13) geschaltet ist·

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   Brief vom 2ΰ . 10. 1969 Blatt 1 β Dipl.-lng. G. Schliebt

   ^an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (17) zur Handregelung der Reaktivität des Reaktors, die an die Reaktor-Äegelvorrichtun^ (15) angeschlossen ist»

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