DE2240995C2

DE2240995C2 - Gaskonditionierungs- und -analysesystem

Info

Publication number: DE2240995C2
Application number: DE2240995A
Authority: DE
Inventors: Francis Richard 15695 Morgan Hill Calif. Busch
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-09-07
Filing date: 1972-08-21
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2240995A1; JPS5420639B2; IT964264B; US3788813A; FR2152170A5; JPS4837190A

Description

gekennzeichnet durch

1. eine Einrichtung (90, 91, 93) zur definierten

Die Erfindung betrifft ein Gaskonditionierungs- und -analysesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs ίο 1.

In einem Siedewasser-Kernreaktor wird bei der Erzeugung von Hochdruckdampf ein geringer Prozentsatz, etwa 0,007%, des durch das Bestrahlungsfeld des Reaktors hindurchgeführten Wassers durch Radiolyse unter Entstehung stöchiometrischer Mengen von Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Dieser Gasgehalt geht zusammen mit dem Dampf durch eine Energie erzeugende Turbine. Zusätzlich sind geringe Mengen - . . radioaktiver Edelgase, wie Xenon und Krypton, in den

Zufuhr von Flüssigkeit in die Konditionierungs- 20 Abgasen enthalten. In einem typischen großen Kernre-

kamcn«r(117), ^t₀₁- beträgt die gesamte Abgasmenge etwa 5,6 m³/

min, von denen etwa 90% die radiolytisch gebildete, stöchiometrische Mischung aus Sauerstoff und Wasserstoff und etwa 10% Wasserdampf, Luft und andere in Form von "' ~

eingeführt wird,

eine weitere in die Flüssigkeit (48) der

Konditionierungskammer (117) eingetauchte Flammsperre (78) für die Nullkalibrierung mit

dem ausgewählten Bestandteil, einen Gas-Flüssigkeits-Auslaß (54) in der

Kondil. >nierungskammer (117), der einen be-

rinr in die flüssigkeit (48) der Konditionierungskammer (117) eingetauchte Rammsperre (47), durch die die zu untersuchende Probe in die

genannte Flüssigkeit in Form von Blasen 25 Gase sind Zu den anderen Gasen "gehören auch einige

cmVmin von gasförmigen Spaltprodukten, wie Xenon und Krypton. Obwohl die Mengen (etwa 10-⁶Vol.-% oder weniger) der radioaktiven Isotope von Xenon und Krypton sehr gering sind, so tragen sie doch am meisten JO zur Radioaktivität (etwa 10 Curie/1) der Abgase bei. Die Anwesenheit dieser radioaktiven Verunreinigungen erfordert das Zurückhalten der Abgase für etwa 30 min,

stimmten Flüssi^keitssir-nd darin garantiert, welcher die Flüssigkeit führt zu einer Regulierkammer (5^) mit einem Ventil (58) zur Regulierung der Höhe der Flüssigkeit (56) in der Kammer (55) und einem Flüssigkeits-Auslaß (61), welcher die Flüssigkeit leitet zu einer Flammenkontrollkammer(59), die mit den Leitungen (62, 39) verbunden ist, die zu dem Auslaßpunkt führen und eine Abzweigung (66) im Auslaß (54), durch die das Gas zu der Flammenkontrollkammer (53) geleitet wird, in der es unter der Flüssigkeit (60) ausströmt

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (48,56,60) Wasser ist

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

um den Zerfall dieser Spaltprodukte zu gestatten, bevor man sie in die Umgebung entläßt.

Dieses Zurückhalten der Abgase für etwa 30 min, um das Zerfallen der Xenon- und Kryptonisotope sowie der kurzlebigen Aktivierungsprodukte bis auf einen sicheren Level zu ermöglichen, bevor man die Gase in die Atmosphäre abläßt, erfordert, daß ein großes Gasvolumen, welches explosive Mischungen aus Wasserstoff und Sauerstoff enthält, während dieser Zeit gelagert werden muß, bevor man es entweichen läßt.

Es war bisher die übliche Praxis, ein großvolumiges Rohrsystem vorzusehen, welches Explosionen widerstehen konnte, um dieses Gasvolumen für die erforderliche Zeit zu halten. So kann z. B. ein solches Halterohr einen Durchmesser von einigen zehn Zentimetern aufweisen und sich einige hundert Meter weit erstrecken. Dieses Haltesystem ist wegen seiner Größe und der erforderli-

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gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (49) Was- 50 _chen Explosionssicherheit teuer. Es wäre daher höchst

serstoff anzeigen kann.

4. System nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (49) in der Konditionierungskammer (117) eine katalytische Einheit oder eine Einheit mit einem heißen Draht ist

5. System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle mit einem Kalibriergas bekannter Wasserstoffkonzentration und eine Quelle mit wasserstofffreiem Kalibriergas erwünscht, die mit der Notwendigkeit der Zurückhaltung großer Mengen explosiver Gase für diese Zeit verbundenen Gefahren und Kosten zu eliminieren.

Es ist vorgeschlagen worden, dieses Abgasvolumen zu reduzieren, indem man die slöchiometrischen Mengen Wasserstoff und Sauerstoff unter Bildung von Wasser rekombiniert, das dann kondensierbar wäre. Dieses würde sowohl die zu lagernde Menge Gas beträchtlich verringern als auch die Explosionsgefahr

g bethtlich verringern als auch die Explosionsgefahr

selektiv an die Flammsperre (78) angeschlossen sind. «> beseitigen. Es sind daher Versuche zur Verwendung 6. System nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch katalytischer Rekombinationseinheiten unternommen gekennzeichnet, daß die Flammenkontrollkammer (59) eine unter der Flüssigkeit (60) liegende

Flammsperre (70) enthält, durch die das Gas in die Flammkontrollkammer eintritt

7. System nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet daß es mit einer Leitung (37) verbunden ist, durch welche die Gase aus einem

worden.

Solche Rekombinationseinheiten erfordern eine Analyse der Gaszusammensetzung, vorzugsweise sowohl stromauf als auch stromab der Rekombinationseinheit um eine rasch: Anzeige der relativen Anteile der Gase zu haben, die in die Rekombinationseinheit eintreten und diese verlassen.

Gaschromatographen sind verbreitet für die Analyse von Wasserstoff in solchen Systemen verwendet worden, doch hat die Gaschromatographie den Nachteil, daß sie eine relativ lange Zeit (durchschnittlich 4 Minuten) für eine genaue Analyse der Gaszusammensetzung benötigt Diese lange Zeit für die Gasanalyse führt zu einem langen Verzug bei der Anzeige eines Fehlers in der Rekombinationseinheit und zu einem noch längeren Verzug für die Vornahme einer Korrektur, wie dem Umschalten zu einer Reserve-Re- ι ο kombinationseinheit Weiter führt dieser lange Verzug, bis man die Ergebnisse der Gasanalyse erhält, wegen der Möglichkeit eines Fehlers in der Rekombinationseinheit zu der Notwendigkeit, einen beträchtlichen Lagerraum für das Gas vorzusehen, bevor es der Rekombinationseinheit zugeleitet wird

Es ist daher nach wie vor vorteilhaft, die Zeit für die Durchführung einer genauen Gasanalyse des in die und aus der Rekombinationseinheit fließenden Gasstromes zu verringern, insbesondere bei einer mit einem Kernreaktor und dem dazugehörigen Dampfzuführungssystem verbundenen Rekombinationseinheit, um deren jeweiligen Status zu überwachen.

In der US-PS 23 29 459 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gasanalyse, insbesondere der Bestimmung des Prozentgehaltes eines Bestandteils, nämlich Sauerstoff, in einer Gasmischung, nämlich der Abgase von Verbrennungsmaschinen oder Öfen, beschrieben. Nach dem Verfahren der vorgenannten US-PS wird das zu analysierende Verbrennungsgas mit einem Brennstoff, vorzugsweise einem flüssigen, wie Methanol, vermischt und einer Einrichtung zum Nachverbrennen zugeleitet. Diese Einrichtung enthält einen katalytischen Draht, der Bestandteil einer Wheatstone'schen Brücke ist, so daß die bei der Nachverbrennung erzeugte J5 Wärme, die eine Widerstandsänderung in dem katalytischen Draht bewirkt, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in dem Abgas dient. Dieses Meßverfahren erfordert die genaue Dosierung des flüssigen Brennstoffes, so daß die der Erfindung nach der genannten US- PS zugrunde liegende Aufgabe die der Kontrolle der Verdampfung des flüssigen Brennstoffs ist Zu diesem Zweck werden sowohl das zu analysierende Abgas als auch der flüssige Brennstoff durch Röhren geleitet, die innerhalb einer die Temperatur konstant haltenden Kammer verlaufen. Das Abgas wird zusätzlich vorher in einer separaten Einrichtung gereinigt und dabei unter anderem in Form von Blasen durch eine in einem Zylinder befindliche Reinigungsflüssigkeit, wie Wasser, geleitet Von einer besonderen Konditionierung des Abgases, wie der Einstellung eines bestimmten Wassergehaltes durch Konstanthalten der Temperatur der Reinigungsflüssigkeit, ist in diesem Zusammenhang in der genannten US-PS keine Rede.

In der US-PS 33 40 013 ist ein Flammendetektor für einen Gaschromatographen beschrieben, in dem ein aus der Kolonne des Gaschromatographen austretendes Gas nach dem Vermischen mit Wasserstoff verbrannt und anhand der dabei auftretenden Ionisation hinsichtlich seiner Zusammensetzung, insbesondere der spurenförmig vorhandenen Kohlenwasserstoffe, elektrisch bestimmt wird Sowohl das mit Wasserstoff vermischte, zu analysierende Gas als auch die zur Verbrennung erforderliche Luft werden dem Flammendetektor getrennt durch mit Ablenkblechen versehene Kammern es zugeleitet um eine Explosion oder ein Durchschlagen der Flammen zu vermcWsn.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Gaskonditionierungs- und -analysesystem der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine Gasprobe hinsichtlich einer bestimmten Temperatur eines bestimmten Druckes und eines bestimmten Feuchtigkeitsgehaltes rasch für die Analyse der Probe konditioniert und dann analysiert wird Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein schematisches Fließdiagramrn für eine beispielhafte Kernenergieanlage, die das erfindungsgemäße System enthält

Fig.2 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gaskonditionierungs- und -analysesystems und

Fig.3 eine detaillierte Darstellung des Vakuumdruckregulatorventils, das in der bevorzugten Ausführungsform des Gaskonditionieruwjis- und -analysesystems der F i g. 2 verwendet wird

In F i g. 1 ist ein einfaches schematisches Diagramm einer Kernenergieanlage dargestellt weiche einen mit

10 bezeichneten Kernreaktor enthält der einer Turbine

11 Dampf zuführt Der dargestellte Reaktor 10 enthält einen im allgemeinen zylindrischen Druckkessel 12, der an seinem Unterteil durch einen tellerförmigen Boden 13 und an seinem oberen Teil durch einen entfernbaren haubenförmigen Deckel 14 verschlossen ist. In dem Druckkessel 12 ist ein Kern 15 angeordnet, der innerhalb einer Ummantelung 16 montiert ist, die auf einem erweiterten Randteil 17 abgestützt ist. Durch den Kern 15 sind Öffnungen 18 vorgesehen, um den Durchgang von Kühlmitte! zu gestatten. Das Kühlmittel tritt vom unteren Einlaßraum 19 aus in den Kern 15 ein und verläßt den Kern 15 in den oberen Auslaßraum 20 in Form von Dampf. Die Reaktivität des Kernes 15 und demgemäß die Abgabe von Dampf wird durch Kontrollstäbe kontrolliert die durch den Boden des Reaktors in den Kern eintreten. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist nur ein Kontrollstab 21 dargestellt. Der ringförmige Raum zwischen der Ummantelung 16 und der zylindrischen Wand 12 des Druckkessels ist mit Wasser bis zu eirer Höhs gefüllt, die durch die gestrichelte Linie 22 angedeutet ist.

Während des Dauerbetriebes des Reaktors verläßt überhitzter Dampf den Auslaßraum 20 durch das Steigrohr 23 und das Dampfrohr 24 und tritt nach dem Passieren des Ventils 27 in die Turbine 1:1 ein. Der Dampf treibt die Turbine 11 an, die ihrerseits wiederum den Generator 28 antreibt, der Elektrizität liefert. Der in der Turbine 11 kondensierte Dampf verläßt diese durch Jie Leitung 33 und das Ventil 34 und tritt in den Speisewassererhitzer 32 ein. Während des Dauerbetriebes ist das Ventil 29 in der parallelen Leitung 25 geschlossen. Der Dampf wird in dem Hauptkondensator kondensiert, und das Kondensat wird durch die Leitung 8, den Speisewassererhitzer 32, die Pumpe 35 und den Filter 42 zurück zu dem unteren Einlaßraum 19 des Reaktors 10 geleitet während die unkondensierten Gase durch die Leitung 37 zu einer Rekcmbinationseinheit 41 strömen, die Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasserdampf rekombiniert, welcher dann durch die Leitungen 46 und .31 zu dem Hauptkondensator 30 zurückgeführt und dort kondensiert wird.

In F i g. 1 ist ein Gaskonditionierungs- und -analysesystem 40. insbesondere für Wasserstoff als Gas. durch

eine Probenentnahmeleitung 38 mit der Leitung 37 verbunden, welche die Gase von dem Kondensator 30 zu der Rekombinationseinheit 41 führt. Eine Probenrückführleitung 39 führt die Probe vom System 40 zum Kondensator 30 zurück. Ein zweites Gaskonditionie- "> rungs-und -analysesystem 40/4 ist durch eine Probenentnahmeleitung 43, mit der man eine Probe aus dem die Rekombinationseinheit 41 verlassenden Gas entnimmt, mit der Leitung 44 verbunden, und eine ProbenrückfUhrleitung 45 ist mit der Leitung 31 verbunden, um die Probe zum Kondensator 30 zurückzuführen.

Die Arbeitsweise der Systeme 40 und 4OA welche als Monitoren der in die Rekombinationseinheit 41 eintretenden und diese verlassenden Gase dienen, wird weiter unten beschrieben. ii

In F i g. 2 ist das Gaskonditionierungs- und -analysesystem 40 der vorliegenden Erfindung in größerem Detail dargestellt. Das System 4OA ist identisch aufgebaut. Gasproben werden von dem HauptprozeßuHinpi aus der Leitung 37 entnommen und durch die λι Leitung 38 mittels des Vakuums des Hauptkondensators 30 (vergl. Fig. 1) oder bei Abwesenheit ausreichenden Hauptkondensatorvakuums durch die Hilfsvakuumpumpe 71 durch die Leitung 38 in das System gepumpt.

Die Gasproben passieren das Dreiwegeinlaßventil 111 und das Solenoid-Absperrventil 115. Das Ventil 111 kann so eingestellt werden, daß es entweder Prozeßgas von der Leitung 37 oder Raumluft durch den Filter 114 und die Leitung 112 erhält. Das Ventil 115 kann zum Beenden jeder Gaszuführung durch die Leitung 38 dienen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Gasprobe in der Leitung 38 wird durch einen Strömungsanzeigekon· trollapparat 116 auf eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt, und das Gas tritt durch eine gesinterte poröse Metallflammsperre 47, die sich in J5 einer Flüssigkeit 48 befindet, in die Proben-Konditionierungskammer 117 ein. Die Sperre 47 dispergiert das einströmende Gas zu sehr kleinen Blasen, so daß sich diese durch die Flüssigkeit 48 nach oben bewegen und dabei Temperatur und Feuchtigkeit annehmen oder abgeben, je nach der Temperatur der Flüssigkeit 48 in der Konditionierungskammer 117. Die Blasenerzeugung dient weiter dazu, die Probe in der Weise zu konditionieren, daß alle in der Probe enthaltenen Feststoffteilchen durch die Flüssigkeit aufgenommen *5 werden. Eine bevorzugte Flüssigkeit 48 ist Wasser, wenn das System 40 dazu dienen soll, die Probe auf ihren Wasserstoffgehalt zu untersuchen.

Die Flüssigkeit 48 wird durch die Leitung 93, das Ventil 91 und den Strömungsanzeigekontrollapparat 90 in die Konditionierungskammer 117 eingefüllt, wobei der Kontrollgerät 90 in kontrollierter Weise eine vorbestimmte Menge der Flüssigkeit in die Konditionierungskammer 117 einströmen 13Bl Dies sorgt für ausreichend Flüssigkeit mit einer gewünschten Temperatur in der Konditionierungskammer 117, um den Feuchtigkeitsgehalt einer einströmenden Gasprobe zu einem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt zu ändern und auch eine gewünschte Temperatur einzustellea Auf diese Weise kontrolliert die Konditionierungskammer 117 die Temperatur der Gasprobe. Eine Einrichtung 122 zum Kühlen oder Erhitzen oder beides kann in der Konditionierungskammer 117 vorgesehen werden, um die Temperatur der Flüssigkeit 48 in dieser Kammer weiter zu regulieren. Em Verschlußventil 92 wird für eine rasche Vorfüllung der Konditionierungskammer 117, der Regulierkammer 55 und der FlammenkontroU-kammer 59 mit Flüssigkeit vor der Inbetriebnahme des

Systems verwendet.

Eine Sensoreinrichtung in Form einer Detektoreinheit 49 wird im allgemeinen oberhalb der Sperre 47 in der Kammer 117 montiert, wobei eine Ummantelung 50 so angeordnet wird, daß sie die Strömung der Gasprobe zu der Detektoreinheit 49 führt und das für die rasche Anzeige erforderliche relative Volumen der Gasprobe verringert, insbesondere für eine rasche Anzeige der Konzentrationsänderungen in der einströmenden Gasprobe. Die Gasprobe wird durch die Detektoreinheit 49 auf den Wasserstoffgehalt in der Konditionierungskammer 117 untersucht, wobei die Einheit 49 durch die Leitung 75 elektronisch mit einem Anzeigeinstrument 74 verbunden ist. Das Instrument 74 gibt elektronisch eine kontinuierliche Anzeige proportional zum Wasserstoffgehalt in Vol.-% im Vergleich mit dem Gesamtgasvolumen der Gasprobe innerhalb der Konditionierungskammer 117 in irgendeinem gegebenen Moment. Eine beispielhafte Detektoreinheit 49 ist entweder eine handelsübliche Standardeinheit mit heißem Draht, eine handelsübliche katalytische Einheit oder irgendeine andere geeignete Detektoreinheit.

Die Einheit mit dem heißen Draht mißt den Wärmeübergang des in Kontakt mit dem Draht stehenden Gasmediums, relativ zur Atmosphäre und gibt die Kühlwirkung aufgrund der speziellen Zusammensetzung des Gases an. So ist beispielsweise der Kühleffekt um so größer, je größer der Wasserstoffgehalt if* dem analysierten Gas ist. Die katalytische Einheit mißt die Temperatur, die durch Verbrenne.! des Gehaltes des analysierten Gases erzeugt wird. Beispielsweise ist die Temperatur aufgrund der Verbrennung des Wasserstoffes um so höher, je größer der Wasserstoffgehalt in dem analysierten Gas ist.

Die elektrische Leitung 51 dient zur Verbindung der folgenden Teile: die auf eine bestimmte Gaskonzentration ansprechende Alarmeinrichtung 109. der Schalter 87,88,94,95, 119,123 und 83, des Registriergerätes 118, der Anzeigelampen 52, 53, 96 bis 105, 107 und 108 (die von dem Personal der Anlage an verschiedenen Plätzen in der Anlage sichtbar angeordnet sind, um sie vor möglichen Problemen mit dem Wasserstoffeinlaß zu warnen und die so angeordnet sein können, daß einige der Lampen bei verschiedenen Wasserstoffkonzentrationen aufleuchten), und eines Programmzeitgliedes 89, welches die Arbeitssequenz des Systems kontrolliert, um die Aufnahme von Gasen aus einer der Leitungen 37,112, 85 oder 86 zu gestatten. Die Lampe 106 ist mit dem Temperaturschalter 121 und dem flüssigkeitsgefüllten Temperaturkolben 120 verbunden, der die Temperatur der Flüssigkeit 48 anzeigt. Die Lampe 106 wird betätigt, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht isL

Die Gaseinlaßleitung 85 ist mit einer nicht dargestellten Gasquelle verbunden, die einen vorbestimmten Prozentgehalt Wasserstoff für Wasserstoffkalibrierungszwecke enthält. Die Gaseinlaßleitung 86 ist mit einer nicht dargestellten Quelle eines wasserstofffreien Gases für Kalibrierungszwecke auf den Referenzwert null verbunden. Die Leitung 85 ist mit den Ventilen 79 und 80 und die Leitung 86 mit den Ventilen 81 und 82 versehen, um die Strömung des Gases durch diese Leitungen zu kontrollieren, die in Leitung 76 aufgehen, weiche einen Strömungsregulierenden Kontroflapparat 113 enthält

Eine zweite Flammsperre 78 ist in die Flüssigkeit 48, wie Wasser, in der Konditionierungskammer 117 eingetaucht, um Gas aus den Leitungen 85 und 86 ausströmen zu lassen. Die Gasströmung in den

Leitungen 83 und 86 wird manuell durch die Kontrollschalter 87 und 89 oder automatisch durch ein Programmzeitglied 89 kontrolliert, welches eines der Solenoid-betätiglen Ventile 80 oder 82 erregt (ebenso wie das Abschaltventil 115 in der Leitung 38). >

Das Programmzeitglied 89 dient der Kontrolle des Wasserstoffgehaltes und der Null-Kalibrierung zu periodischen Intervallen, während welchen diese KaIibrieruT.gsgase in der Konditionierungskammer 117 zu einer genauen Temperatur und einem Peuchtigkeitsge- ι ο halt zusammen mit der Regulierung des Druckes konditioniert werden, wie dies für die Gasprobe aus der Leitung 37 der Fall ist.

Das Vakuum in der Konditionierungskammer 117, um die Probe durch das System 40 zu ziehen, wird durch das ι ϊ Regulierventil 68 kontrolliert, das noch näher beschrieben wird und welches auf irgendeine vorausgewählte Größe eingestellt ist, z. B. für ein Vakuum im Bereich von etwa 69 bis 76 cm Wasser. Dies ist ein ausreichendes Vakuum, um die Gaspfobc in und durch da; System 40 ": zu ziehen, wenn die Gasprobe sich am Übergang von der Leitung 37 zur Leitung 38 auf Atmosphärendruck oder darüber befindet. Dies gestattet es, einen ständigen Strom der Gasprobe in die Konditionierungskammer 117 zu befördern. »

Ein druckanzeigender Schalter 84 ist in dem System 40 vorgesehen, und mit den Gasprobeneinlaß-Solenoidventilen 69, 73, 80, 82 und HS sowie der Hilfsvakuumpumpe 71 verbunden. Diese Einrichtung schafft die Bedingung für das Offnen eines Einlaßsolenoidventils » für eine Gasprobe, wenn ein Vakuum an das System angaegt wird. Sie isoliert auch und schließt die Gasprobe ab, wenn ein Vakuumfehler, ein Energiefehler oder ein durch andere Gründe verursachter Vakuumverlust auftritt. '5

In der Konditionierungskammer 117 ist ein Überflußrohr 54 vorgesehen, um einen bestimmten Wasserpegel aufrechtzuerhalten und eine Leitung zu schaffen, durch die die Gasprobe und die Flüssigkeit aus der Konditionierungskammer hinausfließen können. Das <o überfließende Wasser in dem Rohr 54 wird in der Regulierkammer 55 gesammelt, wobei das Rohr 54 zum Einstellen des Wasserpegels in der Konditionierungskammer 117 dient.

In der Regulierkammer 55 wird durch ein durch einen Schwimmer 57 betätigtes Ventil 58 der Wasserpegel 56 aufrechterhalten. Wird der Schwimmer 57 auf eine Höhe gehoben, die ausreicht, das Ventil 58 zu betätigen, dann läuft das Wasser durch die Leitung 61 in den unteren Teil der Flammenkontrollkammer 59.

Die Flammenkontrollkammer 59 enthält einen vorbestimmten Wasserstand 60, wobei das überfließende Wasser aus der Kammer 59 in die Leitung 62 fließt und durch das Strömungsglas 63 und die Ventile 64 und 65 sowie die Leitung 39 in den in Fig.2 nicht dargestellten Hauptkondensator 30.

Das vorbeschriebene System schafft eine Wasserbedeckung und eine Kahlwirkung für das in dem System befindliche Gas und verhindert entlang dem Wasserabzugsweg von der Konditionierungskammer 117 zum Hauptkondensator 30 durch eine positive Flammen- und Detonationsisolation eine Explosion. Da die Leitungen 67 und 54 mit den Flüssigkeiten 48 und 60 verbunden sind, ist die Flammensperre und Isolation auch in diesen Leitungen erreicht

Das Strömungsglas 63 ist in der zu dem Hauptkondensator führenden Leitung 62 vorgesehen, damit visuell die ausreichende Wasservorfülhmg und die kontinuierliche Wasserzulieferung zu und von dem System 40 beobachtet werden kann. Zwischen dem Ventil 58 an der Verbindung von der für den Wasserstand zuständigen Regulierkammer 55 zur Leitung 61 und dem Wasserstand 60 in der Flammenkontrollkammer 59 besteht ein Höhenunterschied von mindestens etwa 76 cm Wasser.

Nach der Erläuterung der Flüssigkeitsströmung in dem System 40 soll nun die Gasströmung aus der Kammer 117 durch den Rest des Systems 40 erläutert werden:

Die Gasproben werden aus der Kammer 117 durch das an die T-Verbindung 66 angelegte Vakuum in die Leitung 54 gezogen, wobei das Vakuum eine Gasabtrennung von dem Wasser ermöglicht, und das Gas strömt durch die Leitung 67, ein Vakuumregulierventil 68 und ein Solenoid-betätigtes Ventil 69 zur Flammenkontrollkammer 59 und tritt dort durch eine gesinterte Metallflammsperre 70 in Form von kleinen Blasen in die

gleichmäßige Strömung von Gas und Flüssigkeit in dem System 40 und verhindert eine Druckänderung in diesem System. Wenn ein Hilfsvakuum notwendig ist so wenn das Hauptkondensatorvakuum nicht ausreicht, ein angemessenes Vakuum zu schaffen, dann wird das Dreiweg-Solenoidventil 69 erregt, so daß die Hilfsvakuumpumpe 71 in der Leitung 72 ein zusätzliches Vakuum erzeugt Dies zieht das Gas in die Leitung 72 und durch das Ventil 73 in die Flammenkontrollkammer 59. Dann passiert das Gas ebenfalls die gesinterte Metallflammsperre 70, die in die Flüssigkeit 60 eingetaucht ist

Das Vakuumregulierventil 68 sorgt für die konstante Druckregulierung der Gasproben in der Konditionierungskammer 117.

Wie in der F i g. 3 dargestellt ist das Vakuumregulierventil 68 ein Diaphragma-betätigtes Ventil, das das an die Leitung 67 gelegte Vakuum dazu benutzt den am Stab 137 vorhandenen Ventilstopper 132 gegen den Ventilsitz 133 zu ziehen und so das Ventil 68 zu schließen. Der Stab 137 ist mit der Dichtung 138 abgedichtet Ein Gleichgewicht ist erreicht wenn das Vakuum in der Leitung 67 gleich der entgegenwirkenden Kraft der Feder 134 auf das Diaphragma 135 ist welches die Position des Stoppers 132 irgendwo zwischen der völlig geöffneten Stellung des Ventils auf dem Boden der Leitung 67 und der völlig geschlossenen Stellung am Ventilsitz 133 einstellt Das Vakuum in der Leitung 67 wird auf einen konstanten Wert eingestellt der ausgewählt wird durch Einstellen des Zuges der Feder 134 auf das Diaphragma 135 in dem Gehäuse 136.

Das erfindungsgemäße System 40 für die Gaskonditionierung und -analyse, das oben beschrieben wurde, hat die folgenden Funktionen und Vorteile:

Es schafft konstanten Druck, konstante Temperatur und Feuchtigkeit für jede Probe oder jedes Kalibrierungsgas, das in die Konditionierungskammer 117 eingeführt wird, unabhängig von den Ausgangswerten des Gases für Druck, Temperatur und Feuchtigkeit der in die Kammer 117 eingeführten Probe.

Dieses System 40 erfordert wegen der raschen Konditionierung der durch die gesinterte Metallflammsperre 47 blaschenförmig durch das Wasser 48 zur Detektoreinheit 49 geführten Gasproben nur eine kurze EmsteDzeit von im allgemeinen weniger als etwa 10 Sekunden, um Wasserstoffkonzentrationsänderungen am Gasprobeneinlaß 38 anzuzeigen.

Weiter wird durch die Wassersiandsreguiierkammer 55 und die Flammenkontrollkammer 59 für den

Wasserströmungspfad von dem Punkt der Abnahme einer Gasprobe bis die Probe dem Hauptkondensator wieder zugeführt wird, eine positive Flammendetonationssperre und -isolation geschaffen.

Durch die Zugabe von Wasser in das System kann eine konstante Wasserzuführung stattfinden, die ein Kühlen oder Erwärmen der Gasproben ermöglicht, je nach der Temperatur der zugeführten Gase. Weiter kann ein zusätzliches Erwärmen oder Abkühlen durch entsprechende Heiz- oder Kühleinrichtungen ermöglicht werden, die entweder innerhalb oder um die Konditionierungskammer 117 herum angebracht sind, ίο

damit man jede gewünschte Temperatur und Feuchtigkeit für die Oasproben einstellen kann.

Das erfindungsgemäße System ist zwar im Zusammenhang mit seiner bevorzugten Verwendung für einen > Kernreaktor und die damit verbundene Vorrichtung für die Wasserstoffanalyse beschrieben worden, und die Flüssigkeit in dem System war Wasser, doch kann dieses System an viele andere Anwendungen angepaßt werden, bei denen es schwierig ist, stetige, zuverlässige in und sichere Gasanalysen von feuchten oder trockenen Gasvolumina zu erhalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 1. Gaskonditionierungs- und -analysesystem mit Hauptkondensator (30) oder einer Rekombinationseinheit (41) in einem Nukleardampferzeugungssystem strömen.

a) Leitungen, die einen Punkt zur Entnahme einer Probe und einen Punkt für den Auslaß mit dem System verbinden, wobei der Punkt zur Entnahme der Probe durch die eine Leitung verbunden ist mit

b) einer Konditionierungskammer mit einem Flüssigkeitsreservoir und einer Detektoreinheii für die Bestimmung der Konzentration eines ausgewählten Bestandteils,

c) einer Einrichtung, um die Gasprobe durch das System zu befördern