DE2059370A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ortung eines Dampflecks in einem Roehrenwaermetauscher mit dampfdurchstroemten Rohren - Google Patents

Description

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Patentanwälte Dlpl.-Ing. Π. BEETZ sen.

Dip'.-:nr:. κ. lA^PiiäCHT

Dr.-lng. F?. F3 IZ E T Z Jr. 8 München 22, Steinsdorfstr. 10

4lO_l6.366P 2.12.1970

ELECTRICITE DE FRANCE (Service National), PARIS (Frankreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Ortung eines Dampflecks in einem Röhrenwärmetauscher mit dampfdurchströmten

Rohren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ortung und Ausschaltung von Wasserdampf-Mikroleckagen in den Behälter eines Röhrenwärmeaustauschers hinein, dessen Wärmeaustauschrohre von flüssigem Natrium umspült werden, bei dem das Leck zunächst ohne Abänderung von Druck und Temperatur des normalen Wärmetauschbetriebes als solches durch Nachweis von Wasserstoff im Natrium nach bekanntem Verfahren aufgespürt und als Mikroleck klassifiziert wird und aus der Gesamtheit der Rohre des Wärmeaustauschers eine das fehlerhafte Rohr enthaltende Rohrgruppe ausgesondert wird sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens,,

Die Erfindung bezieht sich also insbesondere auf Wärme-410-(B 34 48.4) NoHe (7)

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austauscher, bei denen das die Rohre umspülende, wärmeabgebende Primärfluid durch flüssiges Natrium gebildet wird, während das durch die Rohre strömende, wärmeaufnehmende Sekundärfluid Wasser im Dampfzustand oder im flüssigen mit Dampf gemischten Zustand ist. Sie wurde vor allem für Wärmeaustauscher mit einer sehr großen Anzahl von Rohren entwickelt, die in dichter Weise durch einen Behälter mit flüssigem Natrium hindurchgeführt und außerhalb desselben mit Verteilerbzw. Sammelleitungen für die Verteilung des Strömungsmediums (Wasser oder Dampf) über die Rohre verbunden sind«

Ziel der Erfindung ist die Verminderung der "Nichtverftigbarkeit" der Anlage für den Fall der Anzeige einer Undichtigkeit an irgendeinem der Rohre über den Nachweis des durch Umsetzung von Wasser und Natrium gebildeten Wasserstoffs sowie die exakte Aussonderung des fehlerhaften Rohres, ohne daß das Natrium aus dem Behälter abgelassen und - falls die Bauart des Wärmeaustauschers das hergibt - vorzugsweise sogar ohne daß der Wasserdampfkreis auf Atmosphärenbedingungen gebracht werden muß„ Ziel der Erfindung ist weiter eine Ausserbetriebnahme des einmal georteten fehlerhaften Rohres auf einfache Weise durch Abschluß an beiden Enden, wobei Ortung und Außerbetriebnahme einfach und rasch erfolgen, so daß der Wiedereinsatz der Anlage beschleunigt erreicht werden kann.

Es ist bekannt, daß Wärmeaustauscher und insbesondere Wärmeaustauscher für natriumgekühlte Kernreaktoren heikle Probleme hinsichtlich der Betriebssicherheit der Anlagen mit sich bringen. Bei jeder an den Wärmeaustauscherrohren auftretenden Undichtigkeit kann nämlich das in den Rohren in Form von Flüssigkeit oder Dampf von hohem Druck vorhandene Wasser in das außerhalb der Rohre befindliche Natrium gelangen. Die

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dadurch bedingte Reaktion zwischen Natrium und Wasser bringt viele Schwierigkeiten, die in der einen oder anderen Weise zu einer mehr oder minder dauerhaften "NichtVerfügbarkeit" der Anlage führen₀

Wenn das betrachtete Leck erheblich, beispielsweise größer als einige Gramm Wasser pro Sekunde ist und insbesondere einem Rohrbruch gleichkommt, muß die Anlage außer Betrieb genommen werden und die Instandsetzung ist stets kompliziert und kostspielig. Bei einem geringeren Leck von beispielsweise einigen Hundertstel Gramm bis zu einigen Gramm Wasser pro Sekunde, das insbesondere auf einen Riß oder ein loch von geringer Abmessung zurückzuführen ist, wird eine weniger heftige Reaktion beobachtet, aber die Erfahrung zeigt, daß sich ein solches leck wie eine Art Schneidbrenner innerhalb der Flüssigkeit verhält, so daß die Gefahr einer erheblichen und raschen Beschädigung der benachbarten Anordnungen, insbesondere der anderen Rohre zu befürchten ist· Auch in diesem Falle ist für die Vornahme der unerlässlichen Inspektionen und Reparaturen die vollständige Stillegung der Anlage praktisch notwendig.

Wenn schließlich das Leck an irgendeinem der Rohre eines Wärmeaustauscher-Rohrbündels äußert gering, beispielsweise geringer als einige Hundertstel Gramm Wasser pro Sekunde ist und einem üblicherweise mit "Mikroleckage" bezeichneten Leck gleichkommt, das insbesondere von Fabrikationsfehlern herrührt, die bei der vorangehenden Kontrolle der Rohre vor dem Zusammenbau des Wärmeaustauschers übersehen wurden oder durch einen Ermüdungsriß oder jede durch andere Wirkungen verursachte Undichtigkeit gebildet wird, sind die Folgen für die Umgebung erfahrungsgemäß relativ unbedeutend oder zumindest

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schwach genug, so daß sie erst nach einer erheblichen Einwirkungsdauer zu merklichen Schäden führen; in diesem letzteren Falle ist es mithin möglich, die Nichtverfügbarkeit der Anlage stark zu begrenzen. Wenn nämlich der Betrieb der Anlage durch die Lokalisierung und Außerbetriebnahme des fehlerhaften Rohres möglichst wenig gestört wird, ist der vollständige Ausbau der Vorrichtung für die Inspektion aller Rohre wie es bei Leckaschen mit höherem Durchsatz in Anbetracht ihrer Wirkung auf die Umgebung notwendig ist, nicht erforderliche

Das zu diesem Zweck entwickelte, erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Reparatur einer minimalen Undichtigkeit oder eines Mikrolecks im oben angedeuteten Sinne, ohne daß eine längere NichtVerfügbarkeit der Anlage erforderlich wäre und das ausfindig gemachte schadhafte Rohr kann leicht außer Betrieb genommen, d₀h_o an beiden Enden außerhalb des natriumhaltigen Behälters verschlossen werden« Diese Außerbetriebnahme eines einzelnen Rohres führt nur zu einer sehr geringen Verminderung der thermischen Wirksamkeit des Wärmeaustauschers, die im allgemeinen vernachlässigbar ist, wenn man die sehr hohe Zahl der die Anlage bildenden Rohre bedenkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Wärmeaustauscher auf eine sog, isotherme Temperatur bringt, bei der die zwischen Natrium und Wasser pro Zeiteinheit ausgetauschte Wärmeenergie praktisch gleich Null ist; daß man gleichzeitig den Druck des Wasserdampfes in der Gesamtheit der Wärmeaustauscherrohre bis auf einen Wert leicht über dem Druck des Natriums absenkt j das man nacheinander jedes Rohr der vorangehend ausgewählten Gruppe mit einem Reservoir mit wasserstoffhaltigem Fluid verbindet, das in die Rohre mit einem Druck, der höchstens

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gleich dem Druck des Wasserdampfes bei normalem Betrieb ist und mit der sog» isothermen Temperatur des Natriums ein-. geführt wird j daß man das Auftreten von Wasserstoff im Natrium nach an sich bekannten Verfahren nachweist, um das fehlerhafte Rohr zu entdecken, das dann außerhalb des Behälters zugestöpselt und so außer Betrieb genommen wirdo

Der Nachweis des Wasserstoffs im Natrium erfolgt nach dem bekannten Verfahren ganz allgemein dadurch, daß man ihn durch eine Matallmembran diffundieren läßt, die an einen Analysator, wie ein Massenspektrometer, angeschlossen ist (diese zuletzt genannte Verfahrensweise sowie die entsprechenden Vorrichtungen werden insbesondere im Bericht ANL 75 20 in "Proceedings of the International Conference on Sodium Technology and large Past Reactor Design" vom 7»-9« November 1968, insbesondere in dem Beitrag mit dem Titel "Detection of Small Leaks by Hydrogen Measurements in a Sodium-heated Steam Generator" Seite 34-5 bis 373 beschrieben)·

Es wurde bereits festgestellt, daß es unrentabel ist, die klassischen Kontroll- und Meßsysteme, wie sie in dem genannten Bericht beschrieben und für den Globalnachweis der Anwesenheit von Wasserstoff im Natrium verwendet werden, für die individuelle Ortung von gfs. schadhaften Rohren während des normalen Wärmetauschbetriebes zu verwenden, indem man insbesondere an diese Systeme eine komplizierte Mechanik anpaßt, welche die Inspektion der Gesamtheit der Rohre "Rohr für Rohr" ermöglicht. Wärmeaustauscher für Kernreaktoren mit merklicher Leistung haben nämlich mehrere hundert oder sogar tausend Rohre, so daß jede Methode der direkten Ortung "Rohr für Rohr" wegen der Vielzahl derselben rasch unmöglich wird·

Gemäß der Erfindung kann dagegen nach einem ersten vor-

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angehenden Zeitabschnitt, in dem nach einem bekannten Verfahren und abhängig von der Konzeption des Austauschers und seiner Struktur eine das schadhafte Bohr enthaltende Gruppe von mehreren Rohren ausgewählt wird, was bei normalem Betrieb der Anlage passiert, in einem zweiten Zeitabschnitt von begrenzter Dauer, während der besondere Bedingungen von Temperatur und Druck im Wärmeaustauscher herrschen, die genaue Ortung bzw. Auffindung des schadhaften Rohres innerhalb der ausgewählten Gruppe relativ kostensparend und mit einem Minimum an Störungen für den Betrieb der Anlage erreicht werden»

Die angenommene Arbeitsweise erfordert nach eventueller Auffindung der das schadhafte Rohr enthaltenden Rohrgruppe eine solche Regelung der Reaktorleistung, daß das Natrium im Wärmeaustauscher auf eine im wesentlichen isotherme Temperatur gebracht wird, bei der die pro Zeiteinheit über die Rohre hinweg ausgetauschte Wärmeenergie praktisch gleich Null ist; diese Temperatur ist selbstverständlich mit dem mechanischen Verhalten der Gesamtheit der Anlage verträglich sowie mit dem allgemeinen Betrieb derselben und liegt dabei vorzugsweise über dem Schmelzpunkt von Natriumhydroxyd (nahe 32O⁰O) oder allgemeiner über derjenigen Temperatur, bei der Verunreinigungen beginnen aufzutreten, welche das Leck von der Außenseite des Rohres her verstopfen könnten,,

Gleichzeitig wird der Druck des Wasserdampfs innerhalb der WärmeaustauBcherrohre auf einen Wert vermindert, der leicht über demjenigen des Natriums liegt, um ein Bindringen des letzteren durch das aufzufindende Leck in das Rohr hinein zu verhindern» In der folgenden Phase kann der Druok in den Rohren der ausgewählten Gruppe durch ein Inertgas, wie Argon oder Stickstoff, von einer zusätzlichen äußeren Quelle

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her sichergestellt werden, wobei dieses Inertgas den Wasserdampf in den Rohren der betrachteten Gruppe zwischenzeitlich ersetzt, was den Vorteil hat, daß eine Korrosion der Rohre vermieden werden kann und die notwendigen Manipulationen erleichert werden,. Der Druck des Inertgases ist dabei gleich dem Druck des Wasserdampfes in der vorangehenden Phase oder höhere

Abschließend wird schließlich durch eine speziell vorgesehene Öffnung in den Rohren oder durch ihr jeweiliges Ende in bestimmter Reihenfolge in jedes Rohr ein wasserstoffhaltiges Fluid eingeführt, das beispielsweise durch entmineralisiertes und entgastes Wasser im flüssigen oder dampfförmigen Zustand oder durch Wasserstoff oder auch durch jedes andere Fluid oder Mischfluid gebildet wird, das die Eigenschaft hat, durch chemische Reaktion mit Natrium Wasserstoff in Freiheit zu setzen. Dieses Fluid wird mit dem Druck des Inertgases, das dadurch ersetzt wird, nacheinander in die einzelnen Rohre eingeführt. Im Falle der Verwendung von Wasser ist dessen Temperatur gleich der isothermen Temperatur des Natriums« Wenn auf diese Weise das schadhafte Rohr mit dem wasserstoffhaltigen Fluid unter Druck gesetzt wird, entweicht Wasserstoff bzw«, wasserstoffhaltiges Fluid durch das Leck und verteilt sich im äußeren Natrium.

Die Wasserstoffanzeige durch das Nachweissystem ermöglicht dann die unmittelbare Auffindung des schadhaften Rohres« Während dieses letzten Abschnittes kann es erwünscht sein, den Natriumdurchsatz im Wärmeaustauscher zu vermindern, um so die Nachweisempfindliohkeit zu erhöhen und weiter den Druck des wasserstoffhaltigen Fluids in jedem einzelnen der nacheinander geprüften Rohre auf den Nominaldruck des Dampfes bei normalem Betrieb zu bringen, um das Leck unter den gleichen

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Druckbedingungen wie bei Betrieb zu prüfen„

Es ist im übrigen zu bemerken, daß ein unzeitiges Zusetzen der Undichtigkeit durch Natrium oder Reaktionsprodukte wenig zu befürchten ist, da alle Operationen unter geringst möglicher Veränderung der Arbeitsbedingungen im Vergleich zu den Normal bedingungen ausgeführt werden, unter denen das Leck grob nachgewiesen wurde«,

Wenn das schadhafte Rohr auf diese V/eise bestimmt worden ist, wird der Kreis der unter Inertgasdruck gesetzten Dampfrohre bis auf einen leicht über Atmosphärendruck liegenden Druck entlastet, um den Eintritt von Luft während der abschließenden Zustöpselung bzw» Stillegung des aufgefundenen schadhaften Rohres zu vermeiden. Nach dieser Außerbetriebnahme des schadhaften Rohres wird der Wärmeaustauscher erneut in Betrieb genommen, ohne da£ das Natrium je abgelassen worden wäre, selbst nicht während eines vollständigen Stillstandes seiner Zirkulation. Außerdem ist es bei der Variante, gemäß welcher flüssiges Wasser als Spürfluid verwendet wird, möglich, jeden Zutritt von Luft in den Dampfkreis zu vermeiden. Bei den anderen Varianten bleibt der Zutritt von Luft stets so gering wie mögliche Die Nichtverfügbarkeit der Anlage ist mithin insgesamt von sehr kurzer Dauer, wobei die für die Ortung des schadhaften Rohres erforderlichen Operationen selbst keinerlei wesentliche Demontage erfordern. Diese Operationen erfordern weiter weder spezielles Material noch spezielles Bedienungspersonal, sondern es wird allein das bereits vorhandene Kontrollmaterial verwendet, wobei der Nachweis von Wasserstoff im Natrium in an sich bekannter Weise erfolgt»

Weitere Merkmale des betrachteten Verfahrens werden im

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übrigen aus der nachfolgenden BoschreLbung mehrerer Beispiele für die Ausführung der Vorrichtungen zur Durchführung die· sea Verfahrens hervorgehen; diese Vorrichtungen werden zur Erläuterung und keinesfalls einschränkend anzugeben und bilden einen Teil der vorliegenden Erfindung, I)Lt; Beschreibung bezieht sich auf die angefügten Zeichnungen} <-su zeigen:

Fig₀ I und 2 (schematisch im Schnitt) einon Wärmeaustauscher, durch dessen Behälter Rohre für die Zirkulation von Dampf hindurchführen;

Pig, 3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit äußerem Reservoir, mit der die verschiedenen Rohre irgendeiner vorher ausgewählten Gruppe mit einem wassers to ffhaltigen B¹IuId und gegebenenfalls einem Inertgas unter Druck gesetzt werden können}

Fig_o 4 und 5 einen speziellen Teil eines Austauscherrohres in vergrößertem Maßstabs} und'

Fig. 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsart des Wärmeaustauschers, bei der die Anwendung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens angedeutet wird.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Wärmeaustauscher umfaßt grob schematisch einen Behälter 1, welcher der kontinuierlichen Zirkulation eines direkt oder indirekt vom Kern eines (nicht gezeigten) Kernreaktors herkommenden Prtmärfluido und insbesondere von flüssigem Natrium 2 angepaßt ist, das in den Behälter durch eine leitung 3 eintritt und diesen durch eine Leitung 4 wieder verläßt. Das zirkulierende Natrium umspült mithin eine Seihe von Bohren (wie 5) längs ihrer äusseren Oberfläche} diese Rohre sind in dichter Heise durch

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den Behälter 1 hlndurchgefuhrt und außerhalb de« BohäLters mLt eLnem Mnlaßver teiler 6 und einer AuslaßsammoL Leitung 7 verbunden, mit denen die Zl rkulafcion eines SekundärfluLdij, wie insbesondere Wasser Ln flüssigem und/oder dampf fei na L gern Zustand, durch die Rohre gewährleistet worden kann, woh;i. ein Austausch von Wärme mLt dem Natrium stattfindet» Dan Ln Pig. I schema tisch wiedergesehene Beispiel zeigt oLne spezielle Montage der Rohre 5, (Ue hier hängend im BehäLter I angeordnet sind, während die Rohre beim Beispiel gemäß L¹Mg, 2 im wesentlichen in axialer Richtung durch den BehäLter hindurchgehen» Die letztere Anordnung mit sogenannten entleerbaren Rohren ermöglicht insbesondere die Reinigung bzw. Entleerung dieser Rohre»

Figo 3 zeigt eLn äußeres Reservoir 10, mit dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine geeignete Menge eines wasaeratoffhaltigen Fluids und insbesondere von entmine raus Iertem und entgastem Wasser 12 in flüssigem oder dampfförmigem Zustand unter bestimmten Bedingungen von Druck und Temperatur, die weiter unten näher erläutert werden, in die einzelnen Rohre des Wärmeaustauschers eingeführt werden kann» Dieses Reservoir 10 umfaßt hauptsächlich einen Hantel bzw. eine Wandung 11, innerhalb derer die Höhe des Wassers durch eine geeignete Vorrichtung, wie beispielsweise durch ein äußeres Schauglas 13 angedeutet ist, gemessen werden kann, das durch Leitungen 14 und 15 mit dem Behältermantel 11 verbunden ist» Letzterer ist außen mit einer angemessenen Schicht 16 eines wärmeisolierenden Materials umkleidet und umfaßt im unteren Bereich ein Heizelement 17, mit dem das Wasser 12 auf eine mit Hilfe eines Temperaturfühlers 26 überwachte bestimmte Temperatur gebracht werden kann. Das Reservoir 10 ist im UbrLgen mit einem Krois zum Aufbringen von Druck verbunden,

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der Leitungen 18, 19 und 20 umfaßt, an die eine Leitung 21 für die Zufuhr von Inertgas, wie Argon oder Stickstoff, angeschlossen ist, wobei Manometer 22 und 23 die Messung des Druckes dieses Gases oder von Wasser im Reservoir ermöglichen. Ein Ventil 24 ermöglicht die Verbindung des Reservoirs 10 mit einer Leitung zur Ergänzung von Wasser·, schließlich wird der Abzug der Behälterfüllung über ein Ventil 25 erreicht, das die Verbindung des Behälters mit irgendeinem der Rohre des Wärmeaustauschers gemäß Fig« 1 oder 2 ermöglichte

Um schließlich die Verbindung des Reservoirs 10 mit den Rohren 5 zu ermöglichen, sind diese vorzugsweise, wie speziell und in vergrößertem Maßstab in Fig. 4 und 5 gezeigt wird, mit einer seitlichen Öffnung 30 versehen, die normalerweise durch einen Stopfen 31 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 32 verschlossen ist«, Für die Verbindung des Reservoirs 10 mit den Rohren 5 wird der Stopfen 31 abgenommen und an der öffnung 30 das Ende einer Leitung 33 am Ausgang des Ventils 25 angepaßt, die vorzugsweise ein Rückschlagventil aufweist, dessen Kugel 34 unter der Wirkung einer Feder 35 den Zutritt vom Reservoir 10 oder der Atmosphäre her versperrt.

Das Prüf- und Meßverfahren wird in der bereits erläuterten Weise durchgeführt; nach Ortung einer das schadhafte Rohr enthaltenden Rohrgruppe in einem ersten Verfahrensschritt während des normalen Betriebes der Anlage, was vorangehend mit Hilfe einer (nicht gezeigten) angefügten Meßanordnung vom Typ eines Wasserstoffdetektors mit Diffusionsmembran zur Bestimmung von Wasserstoff in Natrium geschieht und Klassifizierung der Undichtigkeit über die zeitlich austretende Menge in die Kathegorie der Mikroleckagen, die keine vollständige Abschaltung der Anlage erfordern, wird in der nachfolgenden Stufe für isotherme Temperaturbedingungen und Druck gemäß den

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bereits angegebenen Merkmalen gesorgt. Man bringt nun den Dampfkreis unter einen Inertgasdruck, der leicht über dem des Natriums liegt und paßt dann nacheinander an jedes der Rohre der ausgewählten Gruppe die Vorrichtungen von dem in Fig. 5 gezeigten Typ an. Bei einem Wärmeaustauscher der in Figo 2 gezeigten Art muß außerdem eine dichte Absonderung zwischen der Vorrichtung gemäß Figo 5 und dem unteren Verteiler 6 vorgenommen werden, um zu vermeiden, daß andere Rohre als das speziell zu überprüfende durch die Wirkung der kommuniszierenden Gefäße gefüllt werden. Diese Vorsichtsmaßnahme ist fakultativ im Falle des Austauschers gemäß Fig. 1, vorausgesetzt, daß die Verteiler bzw. Sammelleitungen 6 und 7 im wesentlichen in der gleichen Horizontalebene liegen· Wenn das nicht so ist und für den Austauscher gemäß Fig. 2 ist es vorteilhaft, zur Herbeiführung dieser Trennung die "Stabilisierungsblende" (8) auszunutzen, mit der normalerweise jedes Rohr am Eingang versehen ist und die durch eine Öffnung gebildet wird, die einen genügenden Druckverlust bedingt, so daß der Durchsatz durch alle Rohre des Wärmeaustausohers Im wesentlichen konstant und gleichmäßig ist und diese durch einen Deckel bzw. eine Vollsoheibe zu ersetzen. Unabhängig von der jeweils angewandten Vorrichtung ist es zweckmäßig, daß sie die drei Punktionen übernehmen kann, nämlich die einer Blende zur Dämpfung von hydrodynamischen Instabilitäten des Austauschere, einer Abdichtung in Richtung der unteren Sammelleitung und einer Fassung für die Einführung des Spürfluids.

Nach Aueführung dieser Operation erhöht man den Inertgasdruck im Austauscher auf einen solchen Wert, daß das entmineralieierte Wasser,welches die Rolle des waeseretoffhaltigen Fluids spielt, bei der isothermen Temperatur, auf wel-

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ehe man zuvor das Natrium gebracht hat, nach Injektion in die einzelnen Rohre der ausgewählten Gruppe und Ersatz des Inertgases im flüssigen Zustand bleibt, ITm im übrigen während der Injektion schädliche Wärmeschocks zu vermeiden, ist es erwünscht, das Wasser im Reservoir 10 auf eben diese Temperatur zu bringen. Das Umfüllen des Wassers in die einzelnen Rohre wird mit Hilfe des äußeren Schauglases 13 überwacht. Gemäß einer Variante, die eine absolute Sicherheit hinsichtlich der Gefahr eines Überlaufens der Rohre in angrenzende Bereiche während des Ri 11vorganges bietet, wird jedoch das Nutzvolumen des Reservoirs 10 gerade ausreichend für die IHillung eines Rohres kalkuliert.

Wenn das so verbundene Rohr eine Undichtigkeit enthält, wird diese unmittelbar durch Feststellung der Anwesenheit von Wasserstoff entdeckt, der auf den Übergang von entmineralisiertem Wasser durch das Leck hindurch in das Natrium hinein zurückzuführen ist. Wenn das fehlerhafte Rohr gefunden ist, braucht man es nur stillzulegen, d.h. insbesondere außerhalb der Endverteiler 6 und 7 nach Ersatz des entmineralisierten Wassers durch Inertgas, dessen Druck dann auf einen Wert leicht über Atmosphärendruck gehalten wird, um den Zutritt von Luft während der Zustöpselung selbst zu verhindern, zu verschließen. Man kann danach den normalen Betrieb der Anlage rasch wieder aufnehmen, wobei allein das zugestöpselte Rohr außer Betrieb bleibt.

Ein besonderer Fall ist vorzusehen, wenn der Zugang zu den verschiedenen Rohren des Austauschers nicht möglich iet, ohne daß der Kreislauf des in den Rohren zirkulierenden Wasserdampf es auf Atmosphäre gebracht wird} das ist insbesondere der Fall, wenn die Rohre 5 durch 2 Frontal platten 4-0 und 41

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einmünden, die am Behälter 1 in der in Pig. 6 gezeigten Weise vorgesehen sind. Eine Variante des Verfahrens besteht dann in folgender Arbeitsweise» Nach vollständiger Druckentlastung des Dampfkreises und Abnahme der Prontalplatten 40 und 41, was den Nachteil hat, daß der Kreis auf atmosphärische Bedingungen gebracht wird, allerdings in sehr begrenzter Weise, paßt man (auf der einen Seite) in jedes Ende der einzelnen Rohre 5 einen dichten Stopfen 42 ein, während das andere Ende entweder mit einem Reservoir vom in Fig. 3 gezeigten Typ verbunden wird, oder mit einer Flasche 43 mit Manometer 44 und Reduzierventil 45, mit deren Hilfe direkt Wasserstoff in das betrachtete Rohr eingelassen werden kann. Der Nachweis des Wasserstoffs im Natrium findet dann wie im vorangehenden Fall statt und die Reihenfolge der Operationen ist identisch» Es ist zu bemerken, daß das Interesse an der Anwendung von Wasserstoff eher als Wasser aus der Tatsache resultiert, daß man in diesem Fall unter geringerem Druck arbeiten kann als bei der vorangehenden Variante, bei welcher das Spürfluid entmineralisiertes flüssiges Wasser ist· Man verbessert so in einem gewissen Maße die Empfindlichkeit des Nachweises des gesuchten Mikrolecks»

Selbstverständlich ist die Erfindung keinesfalls auf die beschriebenen und gezeigten Beispiele beschränkt, sie umfaßt vielmehr alle möglichen Varianten.

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Claims (1)

1. - 15 Patentansprüche

   ( 1i Verfahren zur Ortung und Ausschaltung von Wasserdampf-Mikroleckagen in den Behälter eines Röhrenwärmeaustauschers hinein» dessen Wärmeaustauschrohre von flüssigem Natrium umspült werden, bei dem das Leck zunächst ohne Abänderung von Druck und !Temperatur des normalen Wärmetauschbetriebes als solches durch den Nachweis des im Natriums vorhandenen Wasserstoffs nach bekanntem Verfahren aufgespürt und als Mikroleek klassifiziert wird und aus der Gesamtheit der Rohre des Wärmeaustauschers eine das sohadhafte Rohr enthaltende Rohrgruppe ausgesondert wird, dadurch gekennzeichnet , daß man den Wärmeaustauscher auf eine sog* isotherme Temperatur bringt, bei der die zwischen Natrium und Wasser pro Zeiteinheit ausgetauschte Wärmeenergie praktisch gleich Null ist; daß man gleichzeitig den Druck dee Wasserdampfes in der Gesamtheit der Wärmeaustauscherrohre bis auf einen Wert leicht über dem Druck des Natriums absenkt; daß man nacheinander jedes Rohr der vorangehend auegewählten Gruppe mit einem Reservoir mit wasserstoffhaltigem Fluid verbindet, das in die Rohre mit einem Druck, der höchstens gleich dem Druck des Wasserdampfes bei normalem Betrieb ist und mit der sog· isothermen Temperatur des Natriums eingeführt wird; daß man das Auftreten von Wasserstoff im Natrium nach an sich bekannten Verfahren nachweist, um das fehlerhafte Rohr zu entdecken, das dann außerhalb des Behälters zugestöpselt und so außer Betrieb genommen wird·

   2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Nachweis des Wasserstoffes im Natrium eine Vorrichtung mit Wasserstoffdiffueionsmembran verwendet wird, die einem Massenspektrometer zugeordnet ist.

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   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der ausgewählten Gruppe nach Druckentlastung des Austauschers vor der Einführung des wasserstoffhaltigen Fluids mit einem Inertgas vom Wasserdampfdruck gefüllt werden·

   4o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchsatz des Natriums durch den Wärmeaustauscherbehälter während der Einführung des wasserstoffhaltigen
   Fluids in die einzelnen Rohre der ausgewählten Gruppe vermindert, um so die Empfindlichkeit des Nachweises des über das Leck in das Natrium eindringenden Wasserdampfes bzw.
   Wasserstoffs zu erhöhen.

   5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des wasseratoffhaltigen Fluids in den einzelnen
   Rohren der ausgewählten Gruppe bis auf den Wasserdampfdruck bei normalem Austauscherbetrieb gebracht wird·

   6· Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das wasserstoffhaltige Fluid in dem aufgefundenen, fehlerhaften Rohr vor dessen Zustöpselung durch Inertgas ersetzt wird, das auf einen leicht über Atmosphärendruck liegenden Druck zurückgebracht wirdo

   7· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein äußeres Reservoir (10) mit wasserstoffhaltigem Fluid mit Mitteln
   (17-26) zur Veränderung von Druck und Temperatur dieses
   Fluids und zur Kontrolle der nacheinander in jedes der Rohre der ausgewählten Gruppe eingeführten Fluidmasse.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

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   das wasserstoffhaltige Fluid durch entmineralisiertes und entgastes Wasser gebildet wird.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Heizelement (17) in Kontakt mit der Wandung (11) des Reservoirs (10) zum Aufheizen des Wassers auf die Temperatur des Natriums im Behälter (1).

   10« Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das !Fassungsvermögen des Reservoirs (10) für entmineralisiertes und entgastes Wasser empfindlich gleich dem Volumen eines Austauscherrohres (5) ist.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserstoffhaltige Fluid durch Wasserdampf, Wasserstoffgas oder ein Fluid oder Mischfluid gebildet wird, das durch chemische Reaktion mit Natrium Wasserstoff freigeben kann·

   12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (10) eine Auslaßleitung aufweist, die nacheinander mit jedem der Rohre der ausgewählten Gruppe über eine in der Seitenwand der einzelnen Rohre (5) vorgesehene öffnung (30) und einen lösbaren Anschluß mit einem Rückschlagventil (34_f35) verbunden wird.

   13* Vorrichtung nach Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, daß jedes Rohr einer ausgewählten Gruppe ein Organ (31»32) für den vorübergehenden Verschluß dieser öffnung (31) zur Verbindung mit der Auelaßleitung des Reservoire (10) aufweist«

   14« Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auelaßleitung des Reservoirs (10) parallel mit einer Leitung für die Zufuhr von Inertgas unter Druok verbunden ist·

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   15β Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
   daß das Reservoir für das wasserstoffhaltige Fluid durch eine Wasserstofflasche (43) für komprimierten Wasserstoff gebildet wird, deren Auslaß mit einer Leitung zur aufeinander folgenden Verbindung mit jeweils einem Ende der einzelnen Rohre der Gruppe über eine in der Wand des Wärmeaustauscherbehälters (1) vorgesehene Frontalplatte (40) versehen
   ist, während das andere Ende der durch eine zweite Frontalplatte (41) einmündenden Austauscherrohre durch einen dichten Stopfen (42) verschlossen wird.

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