DE19945930A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Inspizieren eines Kernreaktor-Brennelements - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Inspizieren eines Kernreaktor-BrennelementsInfo
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Abstract
Auf die in entgegengesetzte Richtungen weisenden Außenflächen (35, 36, 52) eines Abstandshalters (5c) und eines Kalibrierstabes (50) wird mindestens ein Paar einander gegenüberliegender Tastköpfe (31) gerichtet, die die Breite des dazwischenliegenden Abstandshalters bzw. Kalibrierstabes messen. Mittels der bekannten Breite und der gemessenen Breite des Kalibrierstabes wird die gemessene Breite des Abstandshalters kalibriert. Damit kann mindestens die maximale Breite des Abstandshalters mit einem Meßfehler unter 20 mum gemessen werden.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrich
tung zum Inspizieren von Kernreaktor-Brennelementen. Ein sol
ches Brennelement besteht aus einem Bündel von Brennstäben,
an deren einem Ende ein Kopfteil und an deren anderem Ende
ein Fußteil sitzt. Zwischen Kopf- und Fußteil liegen in axia
len Abständen übereinander angeordnete Abstandhalter. Brenn
elemente in Siedewasser-Reaktoren sind üblicherweise noch von
Kästen umgeben.
In der Regel haben diese Brennelemente einen quadratischen
Querschnitt, d. h. die Außenflächen des Brennelements, die von
den Außenflächen des Kopf- und Fußteils sowie des Abstandhal
ters bzw. des Brennelement-Kastens gebildet werden, liegen
einander paarweise gegenüber. Im Idealfall sind jeweils zwei
Außenflächen eines Abstandhalters zueinander und zu den ent
sprechenden Außenflächen des Brennelement-Fußes bzw. -Kopfes
parallel.
Während des Reaktorbetriebs kann es zu Verschleißerscheinun
gen und Beschädigungen der Brennelemente kommen. So kann z. B.
die Hüllrohrwand der Brennstäbe korrodieren und/oder Wasser
kann in einzelne Brennstäbe eindringen.
Die intensive Neutronenstrahlung, der das Brennelement ausge
setzt ist, führt zu einem Strahlungswachstum der Brennstäbe
und gegebenenfalls auch des Brennelement-Kastens. Inhomogeni
täten in der Verteilung der thermischen Energie und des Neu
tronenflusses haben eine Ortsabhängigkeit des Längenwachstums
zur Folge, die zu Verbiegungen und Verdrillungen des Brenn
elements führen kann. Auch die Stege, aus denen die Abstand
halter gefertigt sind, erleiden durch Bestrahlung und Korro
sion ein Wachstum, das außerdem von der Walzrichtung beim
Auswalzen des benutzten Bleches abhängt.
Da die Brennelemente im Reaktorkern mit nur wenigen Millime
tern Abstand nebeneinander sitzen, verfälschen solche Verän
derungen die physikalischen Zustände, für die der Reaktorbe
trieb ausgelegt ist. Außerdem gibt es Probleme beim Entfernen
und Einsetzen von Brennelementen, wenn die Abstandhalter
breiter geworden oder tonnenförmig deformiert sind.
Üblicherweise werden in Zeitabständen von ca. einem Jahr ab
gebrannte Brennelemente aus dem Reaktorkern entnommen; ver
bleibende Brennelemente werden an andere Plätze umgesetzt und
stichprobenartig auf Beschädigungen hin überprüft. Diese Un
tersuchung muß unter Wasser durchgeführt werden, da das be
strahlte Brennelement hochradioaktiv ist und aufgrund der
Wärmeentwicklung beim Zerfall von Spaltprodukten gekühlt wer
den muß. Bisher wurden zur Unterwasser-Inspektion vor allem
Videokameras eingesetzt, mit deren Hilfe man äußere Beschädi
gungen der Brennelemente, wie z. B. Abstandhalter mit abgebro
chenen Ecken, feststellen kann. Außerdem sind Vorrichtungen
bekannt (US-4,605,531 A), die die Brennelemente mit Ultra
schallsonden abtasten. Für solche Untersuchungen wird das
Brennelement in eine definierte Position zu den verwendeten
Sonden gebracht. Dadurch lassen sich Beschädigungen von
Brennstab-Hüllrohrwänden auffinden, in die Wasser eingedrun
gen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein neues
Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung Veränderungen an
einem Brennelement auf einfache Weise festzustellen. Dabei
geht die Erfindung davon aus, daß Veränderungen, die durch
das Wachstum der einzelnen Bauteile des Brennelements verur
sacht sind, und andere Dimensionsänderungen, z. B. Verbiegun
gen und Verdrillungen von Brennelement-Strukturteilen (wie
Abstandhaltern und Brennelement-Kästen), die Funktionsfähig
keit beeinträchtigen und daher bei der Inspektion erfaßt und
vermessen werden sollen.
Erfindungsgemäß wird das bestrahlte Brennelement-Bündel in
spiziert, indem mindestens ein Abstandhalter des Brennele
ments und ein Kalibrierstab mit bekannten Abmessungen gemein
sam in einer Meßeinrichtung ausgemessen werden. Die Messungen
am Kalibrierstab dienen dabei dazu, die Messungen am Abstand
halter zu eichen.
Insbesondere kann die Kontur des Abstandhalters und des Kali
brierstabes punktweise ausgemessen werden. Zwei Punkten, die
sich auf zwei ersten, in entgegengesetzte Richtungen weisen
den Außenflächen des Abstandhalters gegenüber liegen, kann
durch die Messung ein Meßwert für den Abstand dieser Außen
flächen zugeordnet werden. Wird z. B. ein von einem Tastkopf
ausgehender Ultraschall-Puls an einem Punkt der Außenfläche
reflektiert, so ist der Abstand des Punktes vom Tastkopf pro
portional zur Laufzeit des Puls-Echos. Werden also die beiden
gegenüberliegenden Punkte mittels gegenüberliegender Ultra
schall-Tastköpfe ausgemessen, deren Abstand A bekannt ist, so
ist der Abstand S der beiden gegenüberliegenden Punkte (also
praktisch die Breite des Abstandhalters an dieser Stelle)
durch die Formel
S = A - c(dt1 + dt2)
gegeben, wobei c die (temperaturabhängige) Ausbreitungsge
schwindigkeit des Ultraschalls und dt1 bzw. dt2 die Laufzeit
des jeweiligen Puls-Echos, also den Meßwert der Meßeinrich
tung, darstellt. Diese Ausbreitungsgeschwindigkeit c kann im
aktuellen Fall ermittelt werden, indem auch zwei Punkte aus
gemessen werden, die sich auf Flächenstücken des Kalibrier
stabs gegenüber liegen, die ebenfalls in diese Richtung wei
sen. Für diese Messung des Kalibrierstabes gilt die gleiche
Formel
d0 = A' - c(dt1' + dt2'),
wobei nunmehr A' der bekannte Abstand der auf die Flächen
stücke gerichteten Tastköpfe und dt1' bzw. dt2' die Laufzei
ten des Echos sind, das jeweils an diesen Punkten der Flä
chenstücke erzeugt wird. Der Abstand d0 dieser Flächenstücke
ist aber bekannt, so daß sich die Beziehung
c = (A' - d0)/(dt1' + dt2') ergibt.
Diese Beziehung gestattet somit, die Meßwerte dt1 und dt2,
die an den Außenflächen des Abstandhalters gewonnen sind, in
geometrische Abstände umzurechnen.
Bei anderen Weggebern liefert die Meßeinrichtung z. B. Meß
spannungen oder andere Größen, die im allgemeinen nicht pro
portional sind, sondern über eine charakteristische Funktion
("Eichkurve") in geometrische Größen umgerechnet werden kön
nen. Zur Bestimmung dieser Eichkurve wird mindestens eine Zu
ordnung eines zweiten Meßwerts zu einer bekannten geometri
schen Größe benötigt. Solche weiteren Punkte der Eichkurve
können aber mit Hilfe des Kalibrierstabes (oder eines weite
ren Kalibrierstabes) ausgemessen werden, falls auch zweite
(oder weitere) Flächenstücke ausgemessen werden, die in die
entgegengesetzten Richtungen weisen und gegenüber den ersten
Flächenstücken versetzt angeordnet sind.
Das Verfahren wird insbesondere unter Wasser durchgeführt,
d. h. die Meßeinrichtung mit dem Kalibrierstab wird unter Was
ser angeordnet und kann mindestens zwei einander gegenüber
liegende Tastköpfe enthalten, um die Außenflächen und Flä
chenstücke auf die geschilderte Weise auszumessen. Dieser
Vorgang kann von einer Videokamera beobachtet werden. In ei
ner an die Meßeinrichtung angeschlossenen Recheneinrichtung
werden die Messungen ausgemessen. Das von der Videokamera
aufgenommene Bild wird z. B. zusammen mit geeignet ausgewähl
ten, geeichten Meßwerten auf einem Bildschirm angezeigt. Als
charakteristische Größe ist insbesondere der geeichte Meßwert
für den maximalen Abstand einander gegenüberliegender Außen
flächen des Abstandhalters von Interesse.
Die Verwendung von zwei Tastköpfen, die gleichzeitig zwei
einander gegenüberliegende Punkte auf den Außenflächen des
dazwischen liegenden Abstandhalters abtasten, hat den Vor
teil, daß der gegenseitige Abstand der Punkte (also die
Breite des Abstandhalters) durch eine Differenzbildung der
Tastkopf-Signale gebildet wird. Dieser Abstand ist dann unab
hängig davon, welche Abstände die Tastköpfe von den Außenflä
chen haben; systematische Meßfehler können sich also gegen
seitig aufheben. Außerdem werden auch vorübergehende Ein
flüsse, die eine Messung verfälschen könnten, ausgeglichen,
da die Messung bei jedem Meßvorgang geeicht wird.
Eine entsprechende Vorrichtung zum Inspizieren enthält also
eine Meßeinrichtung mit einem Kalibrierstab bekannter Abmes
sungen, eine Positioniereinrichtung und eine Recheneinrich
tung. Die Positioniereinrichtung fixiert die relative Lage
eines Abstandhalters eines Brennelements zur Meßeinrichtung,
und die Meßeinrichtung ist auf zwei in entgegengesetzte Rich
tungen weisende erste Außenflächen des Abstandhalters und
zwei in diese Richtungen weisende erste Flächenstücke des Ka
librierstabs gerichtet. Die Meßeinrichtung kann also Meßwerte
für die relative Lage der Außenflächen und Flächenstücke bil
den. Die Recheneinrichtung ist derart ausgebildet, daß aus
den Meßwerten und einem gespeicherten Bezugswert für die Ab
messungen des Kalibrierstabes mindestens ein mittels dieses
Bezugswerts geeichter maximaler Abstand der Außenflächen er
mittelt und angezeigt wird.
Die Positioniereinrichtung besitzt eine Halterung, in die das
Brennelement in der Richtung seiner Längsachse, also in ver
tikaler Richtung, einsetzbar ist und auch in horizontaler
Richtung fixiert wird. Ferner enthält die Positioniereinrich
tung vorteilhaft einen Positionierantrieb, mit dem die verti
kale Position der Meßeinrichtung mit dem Kalibrierstab verän
dert werden kann. Es ist dann möglich, nacheinander mehrere
Abstandhalter des Brennelements und gegebenenfalls auch den
Fuß und/oder Kopf auszumessen.
Vorteilhaft enthält die Meßeinrichtung auch einen zweiten An
trieb, mit dem der Kalibrierstab an den Abstandhalter anleg
bar ist.
Vorteilhaft enthält die Meßeinrichtung mehrere einander ge
genüberliegende Tastköpfe, die gleichzeitig Meßwerte für meh
rere Punkte auf den ersten Außenflächen und Flächenstücken
bilden. Mit dieser Vorrichtung können mit hoher Genauigkeit
alle charakteristischen Größen des Abstandhalters ermittelt
werden, die nicht von der relativen Lage der Abstandhalter-
Außenflächen in der Meßeinrichtung abhängig sind, sondern nur
von der gegenseitigen Lage dieser Außenflächen.
Auf die bisher geschilderte Weise kann ein Paar von einander
gegenüberliegenden Außenflächen des Abstandhalters ausgemes
sen werden. Ein quadratischer Abstandhalter besitzt aber noch
ein weiteres Paar von Außenflächen, die ebenfalls in entge
gengesetzte Richtungen weisen. Diese können mittels der glei
chen Meßeinrichtung und dem gleichen Kalibrierstab ausgemes
sen werden, wenn die Position des Abstandhalters bezüglich
der Meßeinrichtung entsprechend gedreht wird. Man kann aber
auch eine Meßeinrichtung verwenden, die weitere Tastköpfe
enthält, die auf diese zweiten Außenflächen und entsprechende
zweite Flächenstücke des Kalibrierstabes (oder eines weiteren
Kalibrierstabes) gerichtet sind.
In einer speziellen Variante des Verfahrens wird das Brenn
element mit einem Endstück (z. B. dem Kopf oder dem Fuß) oder
einem Abstandhalter an einem Rahmen positioniert, der eine z-
Achse eines kartesischen Bezugssystems festlegt. An diesem
Rahmen ist der Kalibrierstab gehalten, dessen Abmessungen in
der x-Richtung des kartesischen Bezugssystems bekannt sind.
Im Rahmen sind der Abstandhalter und der Kalibrierstab derart
positioniert, daß sich zwei erste Außenflächen des Abstand
halters und zwei erste Flächenstücke des Kalibrierstabes ent
lang der y-Richtung erstrecken. Durch Abtasten dieser Außen
flächen und Flächenstücke werden Meßwerte gewonnen, aus denen
auf die bereits beschriebene Weise mittels der bekannten Ab
messungen des Kalibrierstabs zumindest ein geeichter Maximal
wert für den Abstand der beiden ersten Außenflächen des Ab
standhalters gebildet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn zum Abtasten zwei einander gegen
überliegende Tastköpfe synchron an den ersten Außenflächen
des Abstandhalters und den ersten Flächenstücken des Kali
brierstabs entlang geführt und dabei nacheinander mindestens
Meßsignale gebildet werden, die dem gegenseitigen Abstand
zweier gegenüberliegender Punkte auf den Außenflächen des Ab
standhalters bzw. den Flächenstücken des Kalibrierstabs ent
sprechen. Die Meßsignale für den bekannten Abstand der Flä
chenstücke werden dann benutzt, um die Meßsignale für die Au
ßenflächen in einer Recheneinrichtung automatisch in geeichte
Meßwerte umzurechnen.
Ebenso ist es aber möglich, zum Abtasten mehrere Tastköpfe zu
verwenden, die paarweise einander gegenüberliegen und mit de
nen gleichzeitig mehrere einander paarweise gegenüberliegende
Punkte auf den ersten Außenflächen des Abstandhalters und den
ersten Flächen des Kalibrierstabes (vorzugsweise auch auf
zweiten Flächenstücken des gleichen Kalibrierstabs oder eines
anderen Kalibrierstabs) ausgemessen werden. Auf diese Weise
kann auch ein Paar von zweiten Außenflächen des Abstandhal
ters ausgemessen werden, die sich entlang der x-Richtung er
strecken. Die an diesen zweiten Außenflächen erhaltenen Meß
werte können auf die beschriebene Weise mittels des bereits
für die ersten Außenflächen verwendeten Kalibrierstabs ge
eicht werden, zur Erhöhung der Genauigkeit kann es aber vor
teilhaft sein, auch zweite Flächenstücke des Kalibrierstabs
(oder eines anderen Kalibrierstabs) auszumessen, die sich
ebenfalls entlang der x-Richtung erstrecken.
Eine entsprechende spezielle Vorrichtung enthält also einen
Rahmen, der die z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems
festlegt, sowie einen in der x-, y-Ebene des kartesischen Ko
ordinatensystems verschiebbaren Meßtisch mit zwei sich in y-
Richtung erstreckenden Armen, zwischen denen ein Abstandhal
ter des Brennelements positionierbar ist. Diese Arme enthal
ten mindestens ein Paar einander gegenüberliegender Tast
köpfe. Ferner ist mindestens ein in y-Richtung verfahrbarer
Kalibrierstab vorgesehen, der unabhängig vom Meßtisch am Rah
men gehalten oder auch Teil des Meßtisches selbst sein kann.
An die Tastköpfe ist eine Recheneinrichtung angeschlossen, in
der ein Bezugswert für die Länge des Kalibrierstabs gespei
chert ist.
Mit den Tastköpfen kann dann die Ausdehnung des Abstandhal
ters in der x-Richtung und die Länge des Kalibrierstabs abge
tastet werden, wobei die Recheneinrichtung so ausgelegt ist,
daß dort mindestens eine mittels des Bezugswerts geeichte ma
ximale Ausdehnung des Abstandhalters in x-Richtung errechen
bar ist.
Vorteilhaft ist das Brennelement mit dem Fuß oder Kopf am
Rahmen positioniert, während der Meßtisch in z-Richtung ver
schoben werden kann.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Meßtisch auswech
selbar auf einer in z-Richtung verschiebbaren Grundplatte
montiert ist und zumindest die Arme bezüglich der Grundplatte
mittels eines Antriebs in x-Richtung und y-Richtung ver
schiebbar sind. Wenn der Meßtisch abmontiert ist, kann der
Rahmen mit der Grundplatte als Träger für weitere Vorrichtun
gen benutzt werden, mit denen andere Messungen und/oder Repa
raturarbeiten am Brennelement vorgenommen werden.
Diese und weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Mit der Erfindung können also gegenüber den idealen Abmessun
gen der Bauteile des Brennelements noch Abweichungen der Ab
messungen gemessen werden, die 20 µm oder weniger betragen.
Man kann dann zuverlässiger entscheiden, ob die Geometrie des
Brennelements dessen Weiterverwendung zuläßt - gegebenenfalls
indem man deformierte Abstandhalter ersetzt oder ein defor
miertes Brennelement in eine Position im Kern umsetzt, an der
die Strahlung und/oder mechanische Belastung zu einer Verfor
mung des Brennelements führt, die die gemessene Verformung
wieder rückgängig macht.
Zusätzlich kann auch die relative Lage der Außenflächen zu
den entsprechenden Außenflächen am Ende des Bündels, also dem
Kopfteil und/oder Fußteil des Brennelements, gemessen werden.
Dadurch wird eine Verbiegung oder Verdrillung des Brennstab-
Bündels erfaßt. Man kann dann z. B. ein verbogenes Bündel um
180° drehen und in der gleichen Position wieder einsetzen und
erwarten, daß es sich beim weiteren Betrieb wieder zurück
biegt. Selbst in einem Siedewasser-Brennelement, dessen Ka
sten noch kaum deformiert ist, kann nämlich ein verbogenes
oder verdrilltes Brennstab-Bündel dazu führen, daß das Bündel
nicht mehr optimal im Kasten zentriert ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zwei Ausfüh
rungsbeispiele einer Inspektionsvorrichtung anhand von sieben
Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1; 2 eine Seitenansicht und einen Querschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich
tung mit einem eingesetzten Brennstab-Bündel eines
Siedewasser-Brennelements;
Fig. 3 die Erläuterung einer mathematischen Auswertung der
Messung;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit einem
Druckwasser-Brennelement;
Fig. 5 einen Aufnahmeschacht und einen daran angeordneten
Meßtisch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4;
Fig. 6 den Kalibrierstab und die Tastköpfe, sowie
Fig. 7; 8 die Dehnungsmeßstreifen und deren Beschaltung für
das Ausführungsbeispiel der Fig. 4.
Gemäß Fig. 1 wird ein Brennelement FA eines Siedewasser-Re
aktors inspiziert, von dem der seitliche Kasten abgezogen
ist, so daß das Brennstab-Bündel FB aus den (schematisch an
gedeuteten) Brennstäben FR sichtbar wird, die an mehreren
axialen Positionen jeweils von einem Abstandhalter FS an vor
gegebenen, regelmäßig über den Brennelement-Querschnitt ver
teilten Positionen gehalten werden. In der Mitte des Brenn
elements befindet sich ein Hohlrohr ("Wasserrohr" FW), an dem
der Fußteil FF und der Kopfteil FH des Brennelements befe
stigt sind.
Das Brennelement-Bündel FB mit dem Kopfteil und dem Fußteil
ist in eine Positioniereinrichtung P eingesetzt, wobei in
diesem Fall der Fußteil FF in eine Zentrierplatte PC ein
greift und über hydraulisch angepreßte seitliche Backen PB in
seiner Lage fixiert ist. Die Positioniereinrichtung P enthält
ferner einen Rahmen, der hier als Gestell PG aus Führungs
schienen für einen Meßtisch MT ausgebildet ist. Die Führungs
schienen PG definieren die z-Achse eines Bezugssystems, des
sen Mittelpunkt und x-, y-Achsen durch den Mittelpunkt und die
Ausrichtung der Zentrierplatte PC gegeben sind.
Der Meßtisch MT ist Teil einer Meßeinrichtung M, die mittels
Antrieben PD in z-Richtung verschiebbar und auf dem Niveau
eines Abstandhalters des Brennstab-Bündels FB positioniert
ist.
Ein derartiger Meßtisch, der längs dem Brennstab-Bündel rela
tiv zu den Brennstäben und ihren Abstandhaltern verschiebbar
ist, ist für Inspektionseinrichtungen bereits Stand der Tech
nik und trägt dann eine Videokamera VC, um eine optische In
spektion der Brennstäbe und der Abstandhalter vorzunehmen.
Dabei ist es üblich, die Videokamera auch in x- und y-Rich
tung relativ zu dem Brennstab-Bündel zu verfahren, um das
Brennelement von allen Seiten zu kontrollieren. Im vorliegen
den Fall sind am Meßtisch MT mehrere Videokameras vorgesehen,
um einen Abstandhalter vollständig zu kontrollieren, ohne die
Relativposition des Meßtisches MT verändern zu müssen.
In Fig. 1 ist der zu untersuchende Abstandhalter des Brenn
element-Bündels FB durch die Meßeinrichtung M verdeckt. Es
sind jedoch zwei einander gegenüberliegende Arme MA der Meß
einrichtung M erkennbar, die längs der linken und rechten Au
ßenfläche dieses Abstandhalters verlaufen und Tastköpfe US
tragen, die als Ultraschall-Sonden ausgebildet sind. Diese
Ultraschall-Sonden US sind teilweise auf die linke bzw.
rechte Außenfläche des Abstandhalters gerichtet, teilweise
auch auf die Stirnseiten eines Kalibrierstabes CS mit der be
kannten Länge d0. Diese Ultraschall-Sonden US senden Ultra
schall-Pulse aus, die an den Außenflächen des Abstandhalters
bzw. den Stirnflächen des Kalibrierstabs CS reflektiert wer
den. Das reflektierte Echo wird von den Ultraschall-Sonden US
empfangen und aus der Laufzeit des Pulsechos kann daher der
Abstand zum Abstandhalter ermittelt werden.
Der auf der Frontseite und der Rückseite des Brennstab-Bün
dels angeordnete Kalibrierstab CS ist jeweils auf einen wei
teren Meßarm MA' aufgesetzt, der ebenfalls mehrere Ultra
schall-Sonden US' trägt. Damit können auch die Außenflächen
des Abstandhalters auf der (in Fig. 1 sichtbaren) Vorder
seite des Brennstab-Bündels und der gegenüberliegenden Rück
seite ausgemessen werden. Die äußersten Ultraschall-Sonden
dieser weiteren Meßarme MA' sind auf die Stirnseiten von wei
teren (in Fig. 1 verdeckten) Kalibrierstäben gerichtet, die
sich unterhalb der Meßarme MA befinden.
Im Querschnitt durch die Ebene II-II der Fig. 1, der in
Fig. 2 gezeigt ist, ist erkennbar, daß die drei Ultraschall-
Sonden US1, US2 und US3 an drei Meßpunkten auf der linken Au
ßenfläche FSA des Abstandhalters FS den Abstand dieses Ab
standhalters von dem entsprechenden, linken Meßarm MA messen.
Die äußeren Ultraschall-Sonden US4 und US5 dagegen messen den
Abstand von den Stirnflächen CA bzw. CA' des entsprechenden,
von links nach rechts sich erstreckenden Kalibrierstabs CS
bzw. CS'. Die Abstände zwischen diesen Stirnflächen CA und
CA' einerseits und den Meßsonden US4 und US5 sind unter
schiedlich, aber bekannt, so daß diese beiden Sonden US4 und
US5 zwei Eich-Punkte für den Zusammenhang zwischen der Lauf
zeit des Ultraschall-Echos und dem zurückgelegten Weg lie
fern.
Auf dem rechten Arm MB liegen den Sonden US1 bis US5 entspre
chende Sonden US1B bis US5B gegenüber.
Auf die gleiche Weise werden durch diese Ultraschall-Sonden
an der gegenüberliegenden Außenfläche FSB des Abstandhalters
drei Meßpunkte für den Abstand und auf den entsprechenden
Stirnflächen CB, CB' der Kalibrierstäbe zwei Eich-Punkte ge
meldet. Da die Länge d0 jedes Kalibrierstabs CS, CS' bekannt
ist, ergibt sich daraus auch ein exakter Wert für den Abstand
der gegenüberliegenden Meßarme in dieser Ebene bzw. eine
rechnerische Korrektur, falls die Meßarme nicht streng paral
lel zueinander sind.
Auf die gleiche Weise wird in der darunterliegenden Ebene, in
der die in Fig. 1 gezeigten Ultraschall-Sonden US' liegen,
jeweils für die beiden anderen einander gegenüberliegenden
Seiten des Abstandhalters drei Meßpunkte und zwei Eich-Punkte
gebildet.
Die Signale der Sensoren werden einer Recheneinrichtung CAL
mit einem Monitor MON zugeführt, die außerhalb des Wasserbec
kens angeordnet ist, in dem die Inspektion stattfindet. Es
handelt sich um eine Auswerte-Elektronik, von der die Sensor
signale in einer geeigneten Weise ausgewählt, geeicht und als
charakteristische Größen des ausgemessenen Abstandhalters
dargestellt werden, wie anhand eines auf einem Bildschirm
ausgegebenen Bildes (Fig. 3) erläutert wird.
In dieser Fig. 3 ist zunächst die Geometrie G eines unverbo
genen Brennelements dargestellt, dessen Zentrum GC im Koordi
natenursprung des x-y-Systems der Meßeinrichtung M angeordnet
wäre. Mit D1, D2, D3 sind die drei Meßpunkte einer Außenflä
che, mit D1', D2', D3' die entsprechenden, bereits geeichten
Meßpunkte an der gegenüberliegenden Außenfläche dargestellt,
die sich aus den Ultraschall-Echos ergeben.
Wichtigste Größe zur Beurteilung des betreffenden Abstandhal
ters (hier: des dritten Abstandhalters, "Spacer 3") ist der
maximale Abstand Δmax gegenüberliegender Außenflächen. Falls
das Brennelement nicht verdrillt ist, ist dies der maximale
Wert aus den Größen Δ(y1), Δ(y2), Δ(y3), Δ(x1), Δ(x2), Δ(x3),
wobei Δ(y1) die Differenz der y-Koordinaten der einander ge
genüberliegenden Punkte D1, D1' ist. Entsprechend sind den
jeweils einander gegenüberliegenden Punkten D2, D2' bzw. D3,
D3' die Differenzen Δ(y2) und Δ(y3) und den weiteren, in
Fig. 3 gezeichneten Punkte-Paaren die Differenzen Δ(x1),
Δ(x2), Δ(x3) der x-Koordinaten zugeordnet. Δmax kann dann di
rekt in Mikrometern oder in Prozent - bezogen auf das ideale
Brennelement - angegeben werden. Die Größe Δd(y), die eine
konvexe Biegung der Außenflächen beschreibt, kann z. B. gemäß
Δd(y) = Δ(y2) - (Δ(y1) + Δ(y3))/2 bestimmt werden.
Eine weitere interessante Größe ist die x-Koordinate C(x)
bzw. y-Koordinate C(y) des Mittelpunkts C (bestimmbar aus den
beiden Meßpunkten D2, D2') bezogen auf den Soll-Mittelpunkt
GC (Koordinatenursprung). Dadurch ist Verbiegung des gesamten
Bündels bestimmbar.
Um auch eine Verdrillung des Abstandhalters zu erfassen, kann
z. B. der Winkel zwischen der durch die Meßpunkte D1' und D3
gelegten Geraden mit der y-Achse bestimmt werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anzeige auf dem Bildschirm
der Recheneinrichtung CAL ist durch die Punkte D1, D2 und D3
auf rechnerische Weise eine Kurve zweiter Ordnung gelegt, und
das gleiche erfolgt für die entsprechenden Meßpunkte der an
deren Außenflächen. Diese Kurven und deren Schnittpunkte wer
den als Kontur des ausgemessenen Abstandhalters dargestellt.
Die Koordinaten C(x) und C(y) für den Mittelpunkt des ver
formten Abstandhalters beschreiben die Verbiegung des Brenn
elements und ergeben sich aus dem Schnittpunkt der Verbin
dungslinien, die jeweils aus den diametralen Ecken der darge
stellten, aus den Meßpunkten errechneten Kontur des verform
ten Abstandhalters errechnet sind. Der Winkel α beschreibt
die Verdrillung des Brennelements und entspricht dem Mittel
wert des Winkels, um den jeweils eine Diagonale des verform
ten Abstandhalters gegenüber der entsprechenden Diagonale der
Geometrie G verdreht ist. Die Verbindungsgerade zweier be
nachbarter Ecken beschreiben die Außenkontur eines unverbeul
ten, aber verdrillten Abstandhalters, dessen Abweichung von
der Geometrie G durch die Werte Δd(x) und Δd(y) beschrieben
werden können. Die maximale Breite des Abstandhalters ist
durch den Wert Δmax beschrieben.
In der Regel genügt es, diese geeichten, charakteristischen
Meßgrößen auf einem Display darzustellen oder in den Bild
schirm einzublenden, während der Rest des Bildes benutzt wer
den kann, um die Videobilder der Kameras VC dem Bedienungs
personal für die optische Inspektion des Abstandhalters zur
Verfügung zu stellen.
In Fig. 4 sind die Wände 1 eines Brennelement-Lagergestells
im Brennelement-Lagerbecken eines Kernkraftwerks erkennbar.
Auch von dem Brennelement 5 sind nur der Fußteil 5a, die
Steuerstab-Führungsrohre 5b und die Abstandhalter 5c darge
stellt. Auf die Oberseite dieses Lagergestells ist ein Rahmen
2 aufgesetzt, der eine Arbeitsstation mit einem Rahmenteil 11
und einer Plattform 3 bildet, die das Brennelement seitlich
umfassen. Auf Positionierbolzen 4 können verschiedene Appara
turen aufgesetzt werden, die für die Inspektion und/oder War
tung vorgesehen sind. Ein Druckwasser-Brennelement 5 wird
mittels einer Brennelement-Lademaschine zu dieser Arbeitssta
tion transportiert, wobei in Fig. 4 nur das untere Ende 6
des Lademaschinen-Mastes mit den Zentrierbolzen 7 erkennbar
ist. In den nachfolgenden Figuren ist nicht dargestellt, daß
mittels der Zentrierbolzen 7 der Mast 6 am Rahmen 2 positio
niert und das Brennelement dann in einer definierten Stellung
zum Rahmen abgestellt werden kann, der das Bezugssystem für
die Vermessung des Brennelements definiert.
Auf die Plattform 3 ist eine Grundplatte 12 aufgesetzt, die
über einen x-Antrieb 21 und einen y-Antrieb 22 einen längs
entsprechender x- und y-Führungsschienen 21', 22' verschieb
baren Meßtisch 20 trägt. Die Fläche des Meßtisches 20 ist da
bei parallel zur x-y-Ebene eines Bezugssystems, dessen z-
Achse durch den Rahmen 2 und den Mast 6 der Lademaschine ge
geben ist. Diese Teile stellen also eine Positioniereinrich
tung dar, die gleichzeitig ein Koordinatensystem für die Meß
wert-Auswertung liefern kann. Der Meßtisch kann über die An
triebe 21, 22 in der Meßebene an eine gewünschte Position in
x- bzw. y-Richtung gefahren werden. Auf dem Meßtisch wird ein
Modul 8 befestigt, das eine Meßeinrichtung enthält.
Dieses Modul 8 ist in Fig. 5 dargestellt, deren Zeichenebene
parallel zur y-z-Ebene des oben beschriebenen Bezugssystems
ist. Ferner ist ein Schacht 13 gezeigt, der vor allem vorge
sehen ist, das zu inspizierende Brennelement in den Fällen zu
fixieren, in denen der Brennelement-Fuß nicht auf die in
Fig. 1 gezeigte Weise fixiert ist, sondern noch im Mast 6 der
Lademaschine hängt. Der Schacht kann am Meßtisch oder über
ein Rahmenteil 11 an der Grundplatte 12 oder der Plattform 3
befestigt sein. Er besteht aus Schachtwänden 14, die das
Brennelement seitlich abstützen und auf drei Seiten einen
Querschlitz 15 aufweisen, durch den drei Außenflächen des
Brennelements bzw. dessen Abstandhalter 5c zugänglich werden.
An den oberen Kanten der Schachtwände sind Leitebenen 16 an
gebracht, die von oben schräg auf die Kanten der Schachtwände
zulaufen und dazu dienen, die Einführung des Brennelements in
den Schacht zu erleichtern.
Die Meßeinrichtung besitzt zwei einander gegenüberliegende
Meßarme 30, an deren einem Ende jeweils ein Tastkopf 31
sitzt. An ihrem anderen Ende sind die Meßarme jeweils über
einen in y-Richtung arbeitenden Vorschub-Antrieb 32 mit dem
Rest des Moduls verbunden. Die Meßarme sind dabei so angeord
net, daß ihre Längsachse parallel zur y-Achse des Bezugssy
stems ist, und daß die Tastköpfe durch die Querschlitze 15
hindurch jeweils an eine der beiden gegenüberliegenden Außen
flächen 35, 36 des Brennelements bzw. Abstandhalters 5c, die
nahezu parallel zu der Längsachse der Meßarme sind, angelegt
werden können. Vorteilhaft sind die Arme so angebracht, daß
ihr gegenseitiger Abstand einstellbar ist, denn dann ist die
Vorrichtung für Brennelemente mit verschiedenen Breiten nutz
bar. Bei Siedewasser-Brennelementen kann z. B. die Vorrichtung
zum Ausmessen der Kästen und der Abstandhalter benutzt wer
den.
Zur ferngesteuerten Positionierung der Meßarme über die x-
und y-Antriebe ist eine optische Kontrolle über eine Videoka
mera vorgesehen. Die Kamera 40 und die zugehörige Beleuchtung
41 sind daher am Meßtisch selbst angebracht oder Bestandteile
des auf den Meßtisch aufgesetzten Moduls.
Ferner ist in Fig. 5 ein Kalibrierstab 50 erkennbar, der in
Fig. 6 genauer dargestellt ist. Diese Fig. 6 zeigt den
Schacht 13 mit den Wänden 14 und die durch die Querschlitze
hindurch auf zwei gegenüberliegende Außenflächen eines Ab
standhalter 36 zugreifenden Tastköpfe 31 und deren Arme 30.
In Fig. 6 ist die Zeichenebene parallel zur x-y-Ebene des
Bezugssystems. Der Kalibrierstab 50 ist in diesem Ausfüh
rungsbeispiel am Meßtisch 20 über eine Halterung 42 befe
stigt, die von den x- und y-Antrieben 21, 22 am Abstandhal
ter 36 positioniert wird, bis sie mit einem definierten Druck
federnd anliegt. Damit bei der Kalibrierung eine Interpola
tion möglich wird, sind die Stirnflächen des Kalibrierstabes
50 dreistufig ausgebildet, d. h. sie weisen mehrere, jeweils
einander gegenüberliegende Flächenstücke 52, 53 auf. Die Stu
fen sind so angelegt, daß durch den Kalibrierstab drei Län
genmaße vorgegeben werden, von denen mindestens eines größer
und eines kleiner ist als der gegenseitige Abstand von gegen
überliegenden Außenflächen des zu vermessenden Brennelements.
Auf diese Weise kann man durch Interpolation eine Eichkurve
für den Zusammenhang zwischen Tastkopf-Meßdaten und der Aus
dehnung des Brennelements herstellen.
Die Meßarme 30 sind über einen Vorschub 32 synchron in y-
Richtung verfahrbar. Sie können z. B. steif und an einem Ende
drehbar gelagert sein, so daß die Auslenkung der Tastköpfe in
x-Richtung durch einen Winkelgeber an der drehbaren Lagerung
erfaßt werden kann. Statt eines y-Vorschubs kann z. B. auch
ein hydraulischer Antrieb zum Ausfahren teleskopartiger Arme
verwendet werden.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein
Teil 34 des Armes als eine Feder ausgebildet, die an beiden
Seiten Dehnungsmeßstreifen trägt. Zur Bestimmung der Position
der Meßköpfe wird der Widerstand der Dehnungsmeßstreifen über
eine Wheatstone'sche Brückenschaltung gemessen. Fig. 7 zeigt
einen solchen Meßarm im Detail, und Fig. 8 zeigt ein Schalt
bild der Brückenschaltung.
Fig. 7 zeigt den Arm 30 mit dem Tastkopf 63, der mit einer
Wölbung 64 an den Außenflächen des Brennelements entlang
gleitet. Der Arm enthält eine annähernd dreieckige Feder 60.
An einer Ecke dieser Feder ist ein starrer Teil 62 des Armes
mit dem Tastkopf 63 angeheftet. An der gegenüberliegenden
Seite der Feder ist der starre, mit dem y-Antrieb 32 verbun
dene Teil 65 des Armes befestigt. Die Dreiecksform der Feder
ist günstig, weil die Federspannung auf diese Weise gleichmä
ßig über die ganze Länge der Feder verteilt ist und eine na
hezu lineare Abhängigkeit von der x-Auslenkung des Meßkopfes
zeigt. Die beiden Dreiecksflächen der Feder sind beschichtet
und bilden jeweils einen Dehnungsmeßstreifen. Von der Feder
spannung hängt der elektrische Widerstand jedes Dehnungsmeß
streifens annähernd linear ab. Aus der Messung dieser Wider
stände lassen sich daher Meßwerte für die x-Position des
Tastkopfes berechnen, die durch die Meßwerte, die am Kali
brierstab erhalten werden, geeicht werden können.
Über Anschlüsse 66 sind die Dehnungsmeßstreifen auf den Flä
chen der Feder 60 mit der Brückenschaltung 68 einer Meßelek
tronik verbunden, z. B. einer in die Recheneinrichtung CALC
integrierten elektronischen Auswerteeinrichtung.
Einen Schaltplan der Brückenschaltung 68 zeigt Fig. 8. R1
und R2 sind die zu messenden Widerstände der beiden Dehnungs
meßstreifen. Sie sind mit einstellbaren Widerständen R3 und
R4 in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung verbunden. Zum
Abgleich der Brücke wird der Strom I durch geeignete Einstel
lung von R3 und/oder R4 auf Null geregelt. Dann sind die
Spannungen, die an R1 und R2 bzw. R3 und R4 anliegen, jeweils
vom gleichen Betrag.
Falls sich die Feder mit dem Dehnungsmeßstreifen in Ruhelage
befindet, sind R1 und R2 gleich groß; R3 und R4 müssen dann
ebenfalls gleich groß werden, damit es zu einem Abgleich
kommt. Wird die Feder ausgelenkt, dann wird der eine Meß
streifen gedehnt, der andere gestaucht, d. h. einer der Wider
stände wird größer, der andere kleiner. Das Verhältnis der
beiden einstellbaren Widerstände R3 und R4 entspricht dann
bei abgeglichener Brücke dem Verhältnis der zu messenden Wi
derstände R1 und R2. Effekte, die auf thermische Ausdehnung
zurückzuführen sind, werden bei dieser Methode weitgehend
eliminiert, da sich R1 und R2 gleichsinnig ändern.
Die Messung selbst wird vorteilhaft mit Wechselspannung nach
dem bekannten Trägerfrequenz-Prinzip durchgeführt. Ein ange
schlossener Meßverstärker kann dann so geeicht sein, daß er
direkt die Spannung der Feder bzw. die Auslenkung des
Tastkopfes angibt.
Die Erfindung ermöglicht daher, die Geometrie des Brennele
ments auf einfache Weise auszumessen und Verformungen festzu
stellen.
Claims (19)
1. Verfahren zum Inspizieren eines bestrahlten Brennelements
(FA) in einem Kernkraftwerk,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer
Meßeinrichtung (M) mindestens ein Abstandhalter (FS) des
Brennelements und ein Kalibrierstab (CS) mit bekannten Abmes
sungen ausgemessen werden und die Messungen am Abstandhalter
mittels der Messungen am Kalibrierstab geeicht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils
für zwei Punkte, die sich auf zwei ersten, in entgegenge
setzte Richtungen weisenden Außenflächen (FSA, FSB) des Ab
standhalters und zwei ersten, in diese Richtungen weisenden
Flächenstücken (CA, CB) des Kalibrierstabes (CS) gegenüber
liegen, ein Meßwert für den Abstand der Außenflächen bzw. der
Flächenstücke gebildet wird, und daß der Meßwert für den Ab
stand der Außenflächen (FSA, FSB) mittels den bekannten Ab
messungen des Kalibrierstabes und dem Meßwert für den Abstand
der Flächenstücke (CA, CB) in einen geeichten Meßwert umge
rechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß auch
zweite in die entgegengesetzten Richtungen weisende Flächen
stücke (CA', CB') des Kalibrierstabes oder eines weiteren Ka
librierstabes (CS') ausgemessen werden, wobei die zweiten
Flächenstücke (CA', CB') gegenüber den ersten Flächenstücken
(CA, CB) versetzt angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (M) mit dem Kalibrierstab (CS) unter Wasser
angeordnet ist und mindestens zwei einander gegenüberliegende
Tastköpfe (US1, US1B) sowie eine Videokamera (VC) enthält,
daß die Messungen von einer an die Meßeinrichtung (M) ange
schlossenen Recheneinrichtung (CAL) ausgewertet werden und
daß das von der Videokamera aufgenommene Bild und mindestens
ein in der Recheneinrichtung errechneter, geeichter Meßwert
(Δmax) für den maximalen Abstand einander gegenüberliegender
Außenflächen (FSA, FSB) des Abstandhalters auf einem Bild
schirm angezeigt wird.
5. Verfahren zum Inspizieren eines bestrahlten Brennelements
(5) in einem Kernkraftwerk, mit einem Bündel von Brennstäben,
je einem als Kopf bzw. Fuß ausgebildeten Endstück (5a) an je
dem Ende des Bündels, mehreren, von den Brennstäben durch
setzten Abstandhaltern (5c) zwischen Kopf und Fuß und weite
ren Strukturelementen (5b),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennelement mit einem Endstück (5a) oder einem Abstandhalter (5c) an einem Rahmen (2) positioniert wird, der eine z-Achse eines kartesischen Bezugssystems festlegt,
daß am Rahmen ein Kalibrierstab (50) gehalten wird, dessen Abmessungen (d0) in der x-Richtung des kartesischen Bezugssy stems bekannt sind,
daß die relative Lage von zwei ersten, sich entlang der y- Richtung erstreckenden Außenflächen (35, 36) des Abstandhal ters (5c) und entsprechenden ersten Flächenstücken (52) des Kalibrierstabes (50) abgetastet wird, und
daß mittels den bekannten Abmessungen (d0) des Kalibrier stabes (50) aus beim Abtasten gewonnenen Meßwerten mindestens ein geeichter Maximalwert (Δmax) für den Abstand der beiden ersten Außenflächen (35, 36) des Abstandhalters (5c) gebildet wird.
daß das Brennelement mit einem Endstück (5a) oder einem Abstandhalter (5c) an einem Rahmen (2) positioniert wird, der eine z-Achse eines kartesischen Bezugssystems festlegt,
daß am Rahmen ein Kalibrierstab (50) gehalten wird, dessen Abmessungen (d0) in der x-Richtung des kartesischen Bezugssy stems bekannt sind,
daß die relative Lage von zwei ersten, sich entlang der y- Richtung erstreckenden Außenflächen (35, 36) des Abstandhal ters (5c) und entsprechenden ersten Flächenstücken (52) des Kalibrierstabes (50) abgetastet wird, und
daß mittels den bekannten Abmessungen (d0) des Kalibrier stabes (50) aus beim Abtasten gewonnenen Meßwerten mindestens ein geeichter Maximalwert (Δmax) für den Abstand der beiden ersten Außenflächen (35, 36) des Abstandhalters (5c) gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Abta
sten zwei einander gegenüberliegende Tastköpfe (31) synchron
an den ersten Außenflächen (35, 36) des Abstandhalters und
den ersten Flächenstücken (52) des Kalibrierstabs (50) ent
lang geführt und dabei nacheinander mindestens Meßsignale ge
bildet werden, die dem gegenseitigen Abstand zweier gegen
überliegender Punkte auf den Außenflächen (35, 36) des Ab
standhalters und den Flächenstücken (52) des Kalibrierstabs
entsprechen, und daß die Meßsignale für den bekannten Abstand
(d0) der Flächenstücke (52) benutzt werden, um die Meßsignale
für die Außenflächen (35, 36) in einer Recheneinrichtung
(CAL) automatisch in geeichte Meßwerte umzurechnen.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die rela
tive Lage des Brennelements im kartesischen Bezugssystem (x,
y, z) verändert wird, um auch zweite Außenflächen (37) des
Abstandhalters mittels der gleichen Tastköpfe (31) und des
gleichen Kalibrierstabes (50) abzutasten.
8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Abta
sten mehrere paarweise einander gegenüberliegende Tastköpfe
(US1, US1B, US2, US2B, . . .) verwendet werden, die gleichzei
tig mehrere einander paarweise gegenüberliegende Punkte auf
den Außenflächen (FSA, FSB) des Abstandhalters und des Kali
brierstabes (CS) ausmessen (Fig. 2).
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß auch
zweite, sich entlang der x-Richtung erstreckende Außenflächen
des Abstandhalters und entsprechende zweite Flächenstücke des
Kalibrierstabes oder eines anderen Kalibrierstabes mittels
mehrerer einander gegenüberliegender Tastköpfe abgetastet
werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß auch wei
tere, gegenüber den ersten Flächenstücken (52) versetzte Flä
chenstücke (53) des ersten Kalibrierstabs (50) oder eines
weiteren Kalibrierstabs abgetastet werden.
11. Vorrichtung zum Inspizieren eines bestrahlten Brennele
mentes in einem Kernreaktor,
gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung
(M) mit einem Kalibrierstab (CS) bekannter Abmessungen (d0)
eine Positioniereinrichtung (P) und eine Recheneinrichtung
(CALC), wobei die Positioniereinrichtung (P) die relative
Lage eines Abstandhalters (FS) eines Brennelements zur
Meßeinrichtung fixiert, die Meßeinrichtung (M) auf zwei in
entgegengesetzte Richtungen weisende erste Außenflächen (FSA,
FSB) des Abstandhalters und zwei in die gleichen Richtungen
weisende erste Flächenstücke (CA, CB) des Kalibrierstabs (CS)
gerichtet ist, um Meßwerte für die relative Lage der Außen
flächen (FSA, FSB) und Flächenstücke (CA, CB) zu bilden, und
die Recheneinrichtung derart ausgebildet ist, daß aus den
Meßwerten und einem gespeicherten Bezugswert (d0) für die Ab
messungen des Kalibrierstabes mindestens ein auf diesen Be
zugswert geeichter maximaler Abstand (Δmax) der Außenflächen
ermittelt und angezeigt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Posi
tioniereinrichtung (P) eine Halterung, in die das Brennele
ment bezüglich seiner Längsachse in vertikaler Richtung ein
setzbar und in horizontaler Richtung fixierbar ist, und einen
Positionierantrieb (PD) enthält, mit dem die Meßeinrichtung
mit dem Kalibrierstab in vertikaler Richtung verfahrbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung zwei einander gegenüberliegende Tastköpfe (31)
enthält, die mittels eines ersten Antriebs (32) synchron ent
lang den Außenflächen (35, 36) des Abstandhalters und den
Flächenstücken (52) verfahrbar sind (Fig. 4 bis 6).
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung mehrere einander gegenüberliegende Tastköpfe
(US1, US1B, US2, US2B, . . .) enthält, die gleichzeitig Meß
werte für mehrere Punkte auf den ersten Außenflächen (FSA,
FSB) und Flächenstücken (CA, CB) bilden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung weitere Tastköpfe (US') enthält, die auf ein
ander gegenüberliegende Punkte auf zwei in entgegengesetzte
Richtungen weisende, zweite Außenflächen des Abstandhalters
und in diese Richtungen zeigende zweite Flächenstücke des Ka
librierstabes oder eines weiteren Kalibrierstabes gerichtet
sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung einen zweiten Antrieb enthält, mit dem der Ka
librierstab an den Abstandhalter anlegbar ist.
17. Vorrichtung zum Inspizieren eines bestrahlten Brennele
ments in einem Kernreaktor, mit einem Bündel von Brennstäben,
einem als Kopf bzw. Fuß ausgebildeten Strukturteil (5a) an
den beiden Enden des Bündels und mehreren zwischen Kopf und
Fuß angeordneten Abstandhaltern (5c),
gekennzeichnet durch einen Rahmen (2),
der die z-Achse eines karthesischen Koordinatensystems fest
legt,
einen in einer x-, y-Ebene des kartesischen Koordinatensy
stems verschiebbaren Meßtisch (20) mit zwei sich in y-Rich
tung erstreckenden Armen (30), zwischen denen ein Abstandhal
ter des Brennelements positionierbar ist, und mindestens ei
nem Paar an einander gegenüberliegenden Positionen der Arme
(30) angebrachten Tastköpfen (31), mindestens einen in y-
Richtung verfahrbaren Kalibrierstab (50) und einer an die
Tastköpfe (50) angeschlossene Recheneinrichtung (CALC), in
der ein Bezugswert für die Länge (d0) des Kalibrierstabs ge
speichert ist, wobei mit den Tastköpfen (31) die Ausdehnung
des Abstandhalters in x-Richtung und die Länge des Kalibrier
stabs (50) abtastbar ist und in der Recheneinrichtung minde
stens ein mittels des Bezugswerts (d0) geeichte maximale Aus
dehnung (Δmax) des Abstandhalters in x-Richtung errechenbar
ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Brennelement mit dem Fuß oder Kopf (5a) am Rahmen (2) posi
tionierbar und der Meßtisch (20) in z-Richtung verschiebbar
ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rah
men eine in z-Richtung verschiebbare Grundplatte (12) auf
weist, auf der der Meßtisch (20) auswechselbar montiert ist,
und daß der Meßtisch (20) auf der Grundplatte mittels eines
Antriebs (21, 22) in x-Richtung und y-Richtung verschiebbar
ist.
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