DE2247745A1 - Verfahren zur feststellung rascher dichteschwankungen von kernreaktorkuehlmitteln - Google Patents

Description

Verfahren zur Feststellung rascher DichteSchwankungen von Kernreaktorkühlmitteln

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung rascher DichteSchwankungen von in Leitungen strömenden Kernreaktorkühlmitteln mit Hilfe von Kernstrahlungsquellen auf der Grundlage der unterschiedlichen Strahlungsabsorption. Bei Kernreaktoranlagen der verschiedenartigsten Systeme stellt sich oftmals die Aufgabe, DichteSchwankungen des Kühlmittels rechtzeitig zu erkennen und daraus entsprechende Maßnahmen für die Betriebsführung der Anlage abzuleiten. So ist es beispielsweise interessant, bei wassergekühlten Kernreaktoren den Aggregatzustand des Kühlmittels hinsichtlich des Siedens zu überwachen. Bei Flüssigmetall gekühlten Kernreaktoren muß ebenfalls der Siedebeginn rechtzeitig erkannt werden, damit entsprechende Gegenmaßnahmen rechtzeitig getroffen werden können. Weiterhin sind Fälle denkbar, bei denen eine Noteinspeisung von Kühlwasser in Kernreaktoren erforderlich wird und das Funktionieren derselben überwacht werden muß. Die in allen Fällen auftretenden Dichteschwankungen des Kühlmittels, seien es verschiedene Grade eines Dampf-Wassergemisches, seien es größere Dampf- oder Luftblasen im Wasser oder Dampf- bzw. Gasblasen im Flüssigmetall, lassen sich mit Hilfe der unterschiedlichen Absorption der von einer Kernstrahlungsquelle ausgehenden Strahlung feststellen. Üblicherweise -werden dabei die von einem Kernstrahlungsdetektor gelieferten Signale in einem Ratemeter verarbeitet und über einen Koordinatenschreiber auf einem durchlaufenden Papierband sichtbar gemacht. Wenn jedoch die DichteSchwankungsänderungen sehr

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rasch aufeinanderfolgen, was beispielsweise bei βehr hohen Kühlmittelgeschwindigkeiten der Pail sein kann_f ist diese Methode entweder zu träge oder der Anfall des Registrierpapiera aus dem Schreiber so groß, daß eine Auswertung sehr erschwert wird.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein abgewandeltes Verfahren zu finden, das praktisch nicht mehr mit einer apparativen Trägheit behaftet ist und auch bei den höchsten Kühlmitte!geschwindigkeit en einfach abrufbare und verwertbare Ergebnisse liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da0 die vom Kernreaktorkühlmittel unter Umständen mit sehr hoher Ger schwindigkeit durchströmte Leitung von einer Kernstrahlungsquelle durchstrahlt wird, daß der nicht absorbierte Strahlungsanteil mit Hilfe eines Detektors erfaßt wird und dessen Signale verstärkt sowie über einen Diskriminator einem Vielkanalanalysator in MuItiscaling-Schaltung mit einstellbarer Kanalschaltfrequenz zugeleitet, in diesem gespeichert und aus diesem auf ein Anzeige- bzw. Registriergerät zur vorzugsweise automatischen Weiterverarbeitung übertragen werden. Anstelle eines Vielkanalanalysators kann auch ein digitaler Rechner treten, der die innerhalb einstellbarer aufeinanderfolgender Zeitintervalle einlaufenden Impulse in seinem Gedächtnis speichert, so sie jederzeit zur Registrierung bzw. Weiterverarbeitung abrufbar sind. Die auch bei diesem Verfahren vorhandenen Meßgrenzen ergeben sich allein aus der Schnelligkeit des Detektoreystems, der Verstärkerelektronik und den Gesetzen der Statistik. Schwierigkeiten durch unterschiedliche; Impuls— höhen treten nicht mehr auf, da die vom Detektor über einen Verstärker abgegebenen Impulse in einem Diskriminator in genormte Rechteckimpulse umgeformt werden. Diese: find dann in der Lage, den VieIkana!analysator in eindeutiger Weise anzusprechen, so daß die einzelnen Kanäle desselben, die mit einer

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einstellbaren Kanalschaltfrequenz nacheinander angesprochen werden, sicher und zuverlässig die vom Strahlungsdetektor abgegebenen Signale aufnehmen und speichern können. Die Einschaltdauer eines Kanals kann dabei bis herab zu etwa 10 ms eingestellt werden. Dies entspricht im Falle einer Kühlmittelgeschwindigkeit von 10 Metern pro Sekunde der Registrierung von etwa einem Millimeter Kühlmittelströmung.

In der Figur ist die Anordnung der meßtechnischen Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens schematisch dargestellt. Durch die Leitung L strömt das Kühlmittel S, dessen Dichteänderungen, also z.B. Dampf- oder Gasblasengehalt festgestellt werden sollen. Auf der einen Seite dieser Leitung befindet sich die Kernstrahlungsquelle Q, die gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist. Die Strahlung dieser Quelle gelangt in mehr oder weniger abgeschwächter Form auf der anderen Seite der Leitung L zum Strahlungsdetektor D, z.B. einem Na J (TL)-Szintilationszähler. Die in diesem durch Wechselwirkung mit den Kernstrahlungsquanten erzeugten Impulse werden anschließend in einem Verstärker V verstärkt und diese Impulse dann an einen Diskriminator DK weitergegeben. Wie bereits erwähnt, werden sie dort in Normimpulse gleicher Amplitude umgewandelt und entweder einem Vielkanalanalysator VKA oder einem digitalen Rechner R zugeführt. An diese Geräte ist ein Anzeige- bzw. Registriergerät A angeschlossen, das die in den einzelnen Kanälen des VieIkanalanalysators eingespeicherte Impulszahl ausdruckt oder z.B. auf einem Bildschirm sichtbar macht. Außerdem ist es möglich, an den Vielkanalanalysator bzw. den Rechner ein Warngerät W anzuschließen, das beim Überschreiten eines einstellbaren Grenzwertes das Bedienungs- oder Überwachungspersonal auf diese Situation aufmerksam macht. Selbstverständlich wäre es auch möglich, über dieses Gerät bereits vorprogrammierte Maßnahmen zur Behebung des festgestellten unzulässigen Kühlmittelzustandes auszulösen.

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Selbstverständlich sind auch andere apparative Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. So kann B.B. nach, dem Diskriminator ein handelsübliches Zeit-Impulazählwerk angeschlossen werden, das die innerhalb einstellbarer Zeiten aufgesammelten Impulse über einen Drucker oder auch direkt in den Rechner einspeist. Auch können die digital anstehenden Werte über bekannte Digital-Analog-Umsetzer in eine analoge Form gebracht werden, was als Auswertungshilfe bei besonders interessierenden Phasen eines solchen Überwachungsverfahrene vorteilhaft sein kann.

Als Kühlmittel kommen beispielsweise Wasser oder Fltissigmetalle infrage. In Anbetracht der energieabhängigen Absorptionsverhältnisse in diesen Stoffen, wird man entsprechende Quellen auswählen. Für wässrige Kühlmittel ist beispielsweise Am 241 gut geeignet. Für Natrium als Kühlmittel käme beispielsweise Cs 137, für gasförmige Kühlmittel Röntgenstrahlen infrage. Dabei sei weiterhin erwähnt, daß für die Überwachung des Kühlmittelkreislaufes Detektor und Kernstrahlungsquelle durchaus in für das Betriebspersonal normalerweise nicht zugänglichen Räumen an kühlmittelführenden Leitungen angeordnet sein können. Die dort vorhandene Reaktorstrahlung mufl dann selbstverständlich durch an sich bekannte Maßnahmen geschirmt werden. Die übrigen Geräte, wie Diskriminator und Vielkanalanalysator bzw. Rechner werden zweckmäßigerweise dann in der Wartungszentrale der betreffenden Reaktoranlage untergebracht. Der Nachteil des VieIkanalanaIysators besteht dabei darin, daß dieser nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen aufweist. Er eignet sich daher nur für verhältnismäßig kurzzeitige Überprüfungen. Demgegenüber ist es möglich, den digitalen Rechner R so zu schalten, daß er eine praktisch beliebige Anzahl von Zählkanälen in seinem Speicher aufweist. Er kann daher für langer dauernde Messungen eingesetzt werden und durch entsprechende Schaltmaßnahmen bzw. Programmierungsmaßnahmen auch das Warngerät W mit beinhalten.

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Selbstverständlich läßt sich der Anwendungsbereich des beschriebenen Verfahrens noch wesentlich erweitern. Ganz allgemein ist zu sagen, daß dessen Verwendung überall dort angezeigt ist, wo es sich um möglicherweise sehr rasch ändernde Schwankungen der Kernstrahlungsabsorptionseigenschaften des zu erfassenden Mediums oder Gutes handelt.

7 Patentansprüche

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Claims (7)

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   Patentansprüche

   .J Verfahren zur Peststellung rascher Dichte Schwankungen von in Leitungen strömenden Kernreaktorkühlmitteln mit Hilfe von Kernstrahlungsquellen auf der Grundlage der unterschiedlichen Strahlungsabsorption, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kernreaktorkühlmittel unter Umständen mit sehr hoher Geschwindigkeit durchströmte leitung von einer Kernstrahlungsquelle durchstrahlt wird, daß der nicht absorbierte Strahlungsanteil mit Hilfe eines Detektors erfaßt wird und dessen Signale verstärkt sowie über einen Diskriminator einem Vielkanalanalysator in Multiscaling-Schaltung mit einstellbarer Kanalschaltfrequenz zugeleitet, in diesem gespeichert und aus diesem auf ein Anzeige- bzw. Registriergerät zur vorzugsweise automatischen Weiterverarbeitung übertragen werden.
2. 2. Verfahren zur Feststellung rascher DichteschwänkuEgen von in Leitungen strömenden Kernreaktorkühlmitteln mit Hilfe von Kernstrahlungsquellen auf der Grundlage der unterschiedlichen Strahlungsabsorption, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kernreaktorkühlmittel unter Umständen mit sehr hoher Geschwindigkeit durchströmte Leitung von einer Kernstrahlungsquelle durchstrahlt wird, daß der nicht absorbierte Strahlungsanteil mit Hilfe eines Detektors erfaßt wird und dessen Signale verstärkt sowie über einen Diskriminator einem digitalen Rechner zugeleitet werden, der die in einstellbaren aufeinanderfolgenden Zeitintervallen einlaufenden Impulse in seinem Gedächtnis speichert, wo sie jederzeit zur Registrierung bzw. Weiterverarbeitung abrufbar sind.

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3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn-

   . zeichnet, daß zur Verbesserung des zeitlichen Auflösungsvermögens zur Feststellung sehr kurzzeitiger Pichteschwankungen des Kühlmittels die Kanalschaltfrequenz des VielkanalanaIysators bzw. die Speicherumschaltfrequenz des Rechners erhöht wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle im Hinblick auf möglichst große Absorptionsunterschiede zwischen dem Kühlmittel und dessen Dampf- bzw. Leervolumen nach Strahlungsart und Energie ausgewählt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsdetektor ein Szintilationszähler mit angeschlossenem Fotomultiplier Verwendung findet.
6. 6. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Untersuchung des Dampfgehaltes des Kühlwassers von Kernreaktoren.
7. 7. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Überwachung des Siedebeginns in Flüssigmetall-Kühlmitteln von Kernreaktoren.

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