DE2048629C2 - Gerät zur Messung des Metalloxidgehaltes in einer Flüssigmetallströmung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Geräte zur Messung des Metalloxidgehaltes in eiiier Flfissigmetallströmung, die durch eine Zuführungsleitung *u einem Meßort mit einem Temperaturfühler gelangt und von dem Meßort durch zwei koaxiale Leitungen abfließt, von denen die äußere Leitung am Meßort eine die Strömung einschnürende Meßöffnung aufweist, die sich bei Unterschreiten der dem Metalloxidgehalt entsprechenden Sättigungstemperatur mit Metalloxid zusetzt, wobei die durch die äußere Leitung abfließende Flüssigmetallströmung zu einem Durchsatzmesser gelangt, wobei weiterhin die Zuführungsleitung von einem Kühlmantel umgeben ist, durch den eine von dem Durchsatzmesser geregelte Menge eines Kühlmediums zur Abfuhr von Wärme aus der Flüssigmetallströmung geleitet wird, und wobei schließlich cite koaxialen Leitungen nach dem Meßort von einer Heizvorrichtung umgeben sind.

Ein Meßgerät dieser Gattung ist in der GB-PS 10 85 633 beschrieben. Bei diesem bekannten Gerät ist ein Bypass für einen Bruchteil der Strömung vorgesehen, wobei eine Unterteilung der Strömung unmittelbar vor der Meßöffnung stattfindet Die Sättigungstemperatur ist erreicht, wenn die Strömung durch die Meßöffriung hindurch eingeschnürt wird. Dieses Gerät mißt genauer als vorher bekannte Geräte, da die Gesamtströmung von Flüssigmetall durch das Meßgerät hindurch konstant bleibt, und zwar selbst dann, wenn eine Blockierung der Öffnung auftritt, wodurch die Temperatur der Kühlmittelströmung für die Öffnung stabilisiert wird. Die Abkühlung erfolgt mit einem Luftkühler und die Aufheizung mit einem elektrischen Heizer, was energieaufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine energiesparende Auslegung der Kühl- und Wärmeinrichtung bei einem Gerät der eingangs genannten Gattung vorzusehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß der Kühlmantel und die Heizvorrichtung in einer geschlossenen Schleife derart angeordnet sind, daß das von dem Kühlmantel austretende Kühlmedium als Heizmedium in die Heizvorrichtung eintritt

Das Kühlmedium ist vorteilhafterweise ein flüssiges Natrium/kalium-Gemisch.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Oabei zeigt
ίο F i g. 1 ein Strömungskreislaufdiagramm und

Fig.2 in teilweise aufgeschnittener perspektivischer Darstellung ein in einen Kernreaktor eingebautes Gerät

F i g. 1 zeigt ein Meßgerät mit drei untereinander is verbundenen Hauptabschnitten, nämlich einem Flüssigmetallkreislauf-Abschnitt I, einem Wärmeübertragungsmedium-Abschnitt II und einem Pumpsteuerungs-Abschnitt III.

I. Flüssigmetallkreislauf-Abschnitt

Ein Kanal 11 führt einen Vorrat an flussigem Natrium, welches überwacht werden solL Dieses Natrium wird aus dem Kanal 11 mittels einer elektromagnetischen Pumpe 12 abgezogen und durch eine Leitung 13 hindurchgetrieben. In Strömungsricbtung hinter der Pumpe 12 ist die Leitung 13 von einem ersten Mantel 14 umgeben, durch den ein Wärmeaustauschmedium, in diesem Falle ein Gemisch aus flüssigem Natrium und Kalium, hindurchgefördert wird.

Eine Lochplatte 15 ist in der Leitung 13 in Strömungsrichtung hinter dem ersten Mantel 14 angeordnet und teilt die Natriumströmung entlang der Leitung 13 so auf, daß sie entweder in eine Bypaßleitung 16 oder durch Meßöffnungen in der Platte 15 in eine Meßleitung 17 gelangt Ein Thermoelement 23 ist in der Leitungswand im Bereich der Platte 15 eingebettet

In Strömungsrichtung hinter der Lochplatte 15 ist die Meßleitung 17 von einem zweiten Mantel 18 umgeben, der mit dem ersten Mantel 14 über ein Rohr 18a gekuppelt und in den Kreislauf des Wärmeaustauschmediums einbezogen ist, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

Die Bypaßleitung 16 mündet in eine Rückführleitung 19, die zurück zum Kanal 11 führt, und sie enthält ein Ventil 20 sowie eine Magnetbremse 21, die den Anteil der Gesamtströmung in der Leitung 13, welcher durch die Bypaßleitung gelangt steuert.

Die Meßleitung 17, die ebenfalls in die Rückführleitung 19 mündet, enthält einen elektromagnetischen Strömungsmesser 22, dessen Ausgang eine Funktion der Natriumströmung durch die Meßleitung 17 ist und dem Pumpsteuerungs-Abschnitt III zugeführt wird.

11. Wärmeübertragungsmedium-Abschnitt

Dieser Abschnitt besteht aus einer geschlossenen Schleife 30 für ein Kühlmittel, das aus einem flüssigen Natrium-Kalium-Gemisch besteht, welches in der Schleife durch eine Flüssigmetallpumpe 31 gefördert wird, deren Betriebsgeschwindigkeit verändert werden kann. Das Flüssigmetallgemisch in der Schleife wird mittels eines Luftkühlers 33 gekühlt, der Rippen aufweist, über welche Luft über ein nicht dargestelltes Gebläse getrieben wird. Um eine Konvektionsströmung von Flüssigmetallgemisch in der geschlossenen Schleife

30 zu vermeiden, wenn die elektromagnetische Pumpe

31 außer Betrieb ist, ist eine elektromagnetische

20

Vorrichtung 32 vorgesehen, die, wenn sie erregt wird, der Flüssigmetallströmung innerhalb der Schleife durch elektromagnetische Induktion entgegenwirkt

HL Pumpsteuerungs-Abschnitt

Dieser Abschnitt steuert aufgrund der Messungen des Thermoelementes 23 und- des elektromagnetischen Strömungsmessers 22 den Betrieb der Pumpe 3.1. Die Thermoelement- und Strömungsmesser-Ausgänge werden einem Differential-Gleichstromverstärker 35 zügeführt. Der Ausgang des Verstärkers 35 ist proportional der Differenz der beiden Eingänge und wird zur Steuerung der Pumpe 31 - verwendet. Die vom Thermoelement 23 erfaßte Sättigungstemperatur wird fortlaufend auf einem Stiftschreiber 34 registriert Der Ausgang des Strömungsmessers 22 wird dem Differentialverstärker 35 über ein Stellorgan 36 zugeführt, an dem ein Fest- oder Sollwert eingestellt werden kann und dessen Stellung den Wert für die Strömung an der Meßöffnung festlegt

Fig.2 zeigt den Kreislauf der Fig. 1, der in einer Installation für den Primär-Kühlmittelkreislaüf eines natriumgekühlten Schnellreaktors eingebaut ist Einzelheiten, die denjenigen der F i g. 1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, wenn auch nicht alle Einzelteile der Fig. 1 in Fig.2 dargestellt sind. Der Schnellreaktor ist ein solcher des Schmelzbadtyps, bei dem der Reaktorkern in ein Schmelzbad aus Flüssigmetallkühlmittel in einem Primärbehäiter eingetaucht ist und das Kühlmittel durch den Kern in Wärmeaustausch mit den Brennelementen hindurchgepumpt wird. Ein Reinigungskreislauf ist für das Kühlmittel vorgesehen, wobei eine Kühlmittelströmung aus dem Schmelzbad nach einem Reinigungsgewölbe gepumpt wird, das zusätzlich zu Reinigungs-Kühlfallen einen Sammelbehalter enthält der einen Betondeckel 52 aufweist

Die Installation weist eine herausnehmbare Edelstahl-Baueinheit 50 auf, in welcher die Meßkreislauf-Einzelheiten eingeschlossen sind. Die Baueinheit 50 sitzt im Innern eines ortsfesten äußeren Behälters 51, der vom Betondeckel 52 in ein Kühlmittel-Schmelzbad herabhängt Die herausnehmbare Baueinheit 50 ist am Betondeckel 52 durch Schrauben 54 lokalisiert, die sich durch einen Flansch 55 erstrecken, der zur Baueinheit 50 gehört Die Schrauben greifen in einen Flansch 56 ein, welcher im Betondeckel 52 eingebettet ist In der Baueinheit befindet sich eine Abschirmung 57, die sieh gleichlaufend mit dem Betondeckel 52 erstreckt

Unter normalen Bedingungen enthält der äußere Behälter 51 flüssiges NatriummetalL welches aus dem den Kern aufnehmenden Kühlmittelschmelzbad abgezogen wurde, bis zu einem Pegel, der durch einen Pfeil 58 angedeutet ist Das Natriummetall wird über einen Einlaß 59 in den äußeren Behälter hinein in Umlauf gebracht und zur Hauptmasse des Natriums über einen Auslaß 60 zurückgeführt Probeentnahmeöffnungen 61 ermöglichen es. Natrium innerhalb des Außenbehälters 51 in die Baueinheit 50 hineinzuziehen und aus dieser abzustoßen. Die Probeentnahmeöffnungen 61 entsprechen den Rohren, die in den Kanal 11 der F i g. 1 eintauchen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Einzelheiten in dem Teil der Baueinheit 50 unterhalb der Abschirmung 57 jene des Flüssigmetallkreislauf-Abschnittes I der Fi g. 1 sind, also die Pumpe 12, das Ventil 20.die Bremse 21, der Strömungsmesser 22, die Lochplatte 15 und die Mäntel 14,18. Ebenso sirid die Einzelheiten in dem Teil der Baueinheit oberhalb der Abschirmung 57 jene Teile des Wärmeübertragungsmedium-Abschnittes II. Die Mäntel 14,18 sind mit der Pumpe31 und aem Luftkühler 33 im oberen Teil der Baueinheit über Leitungen 62,63 verbunden, die einen Teil der geschlossenen Schleife 30 nach F i g. 1 bilden.

Eine Spindel 65 erstreckt sich nach unten durch die Abschirmung 57 hindurch, um eine Steuerung bzw. Betätigung des Ventils 20 (teilweise verdeckt) zu ermöglichen.

Dadurch, daß das Gerät in einer Baueinheit in der beschriebenen Weise montiert ist, kann es für die Wartung herausgenommen werden, da die Strahlung eine Wartung oder Reparatur an Ort und Stelle im Außei.DehälterSl praktisch unmöglich macht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Messung des Metalloxidgehaltes in einer Flüssigmetallströmurig, die durch eine Zuführungsleitung zu einem Meßort mit einem Temperaturfühler gelangt und von dem Meßort durch zwei koaxiale Leitungen abfließt, von denen die äußere Leitung am Meßort eine die Strömung einschnürende Meßöffnung aufweist, die sich bei Unterschreiten der dem Metalloxidgehalt entsprechenden Sättigungstemperatur mit Metalloxid zusetzt, wobei die durch die äußere Leitung abfließende Flüssigmetallströmung zu einem Durchsatzmesser gelangt, wobei weiterhin die Zuführungsleitung von einem Kühlmantel umgeben ist, durch den eine von dem Durchsatzmesser geregelte Menge eines Kühlmediums zur Abfuhr von Wärme aus der Flüssigmetallströmung geleitet wird, und wobei schließlich die koaxialen Leitungen nach dem'Meßort von einer

. Heizvorrichtung umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel und die Heizvorrichtung in einer geschlossenen Schleife derart angeordnet sind, daß das von dem Kühlmantel austretende Kühlmedium als Heizmedium in die Heizvorrichtung eintritt

2. Gerät nach Anspruch L dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium ein flüssiges Natrium/Kalium-Gemisch ist