DE2254285A1 - Vorrichtung zur feststellung von undichtheiten der brennelemente von kernreaktoren - Google Patents

Vorrichtung zur feststellung von undichtheiten der brennelemente von kernreaktoren

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DE2254285A1
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Jun Joseph Ryden
Dan C Worlton
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Jersey Nuclear Avco Isotopes Inc
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Description

Vorrichtung zur Feststellung von Undichtheiten der Brennelemente von Kernreaktoren
Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktionen und Anlagen zur Durchführung dieser Reaktionen lind im "besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Undichtheiten der Brennelemente von Kernreaktoren.
Ein Problem, das beim Einsatz von Kernkraft als Energiequelle auftritt, int die radioaktive Verseuchung der Reaktoranlagen. Eine Quelle einer derartigen Verseuchung ist das Entweichen von Spaltproduktgasen und anderen radioaktiven Materialien aus den Brennelementen während des Reaktorbetriebes. Diene Yerseuchungsmaterialien treten in das Kühlmittel ein und v/erden in andere Bereiche der Reaktoranlagen transportiert«,
Um die von diesen Undichtheiten herrührende Gefahr zu verringern, werden die Brennelemente in dem Reaktor periodisch auf Lecksteilen untersucht. Zu diesem Zweck baut man gegenwärtig die Brennelemente aus dem Reaktorkern aus, um sie mittels Ultraschall oder radiografischer Verfahren zu untersuchen.
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Diese Verfahren machen jedoch nicht nur den Einsatz von teuren und komplizierten Anordnungen zur Zerlegung und dem Ausbau der Brennelemente aus dem Kern zur Untersuchung erforderlich, sondern der Reaktor muß außerdem abgeschaltet werden oder zumindest während einer längeren Zeitdauer mit verminderter Kraft gefahren werden.
Es sind bereits Versuche gemacht worden, wie sie beispielsweise in den amerikanischen Patentschriften 3 296 864-,' 3 230 771 und 3 350 271 beschrieben sind, diese Nachteile der herkömmlichen Gefahren zu beheben, indem verschiedene Methoden entworfen wurden, um auf eine schnelle Art und V/eise die Brennelemente auf Undichtheiten zu untersuchen, ohne daß sie dabei aus dem Reaktorkern entfernt werden müssen. Die.se Methoden waren jedoch unbrauchbar, weil entweder die Haßnahmen die Undichtheiten nicht exakt bestimmen konnten, die Vorrichtung im Reaktorbereich nicht funktionierte oder auch aus anderen Gründen.
Es wurde nun gefunden, daß die IJndichtheiten von Brennelementen schnell bestimmt werden können, ohne daß das Brennelement aus dem Reaktorkern entfernt werden muß,, indem man den inneren Brennelement-Gnsdruck, der durch die bei dem Reaktorbetrieb freiwerdenden Spaltproduktgase entsteht, genau mißt. Dieser Gasdruck wird bestimmt, indem man die Veränderungen eines Wirbelstromes, der durch eine spezielle Brennelement-Endkappe hervorgerufen wird, wenn der Wirbelstrom in deren liähe gebracht wird, mißt.
Diese Endkappe besitzt ein Bauteil mit einer Aussparung, die in Richtung auf den hohlen Teil des Brennelements geöffnet ist,
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eine flexible Abdichtung, die die Aussparung von dem hohlen Teil des Brennelementes abschließt und die sich in die Aussparung hineinbewegt, wenn ein von dem Brennelement ausgehender . Druck darauf ausgeübt wird, sowie einen Stab, der innerhalb der Aussparung angeordnet ist und die flexible Abdichtung an einer solchen Stelle berührt, daß sich der Stab infolge eines vom Brennelement ausgehenden Druckes ebenfalls bewegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die flexible Abdichtung aus einer Membrar oder· einer Balganordnung. Bei dieser Ausführungsform kann der Stab zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Ein Ende dieses Stabes ist mit~ der Membran oder der Balganordnung an einer solchen Stelle verbunden, daß sich der Stab in Richtung auf das obere Ende der Kappe hin bexiregt, wenn sich die Membran oder die Balganordnurig hebt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Körper die Form einer üblichen oberen Brenrielement-Abschlußkappe. Die Aussparung erstreckt sich bis in den Hals der Abschlußkappe und ist so geformt, daß sie eine Führung für den Stab bildet. Bei einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung kann die flexible Abdichtung an dem Brennelement in der Weise angebracht sein, daß sie die Endkappenaussparung von dem den Brennstoff enthaltenden Teil des Brennelementes abschließt.
Mittels der erfindungsgemäßen Endkappe wird die Undichtheit einer. Brennelementes durch die folgenden Schritte ermittelt:
Die Energieabgabe um ^e- zu untersuchung Brennelement h^rum m'.-A 'r':j-r.'"$r':'t. Hin Wirbel strom wird um die Endkappe herum angelegt, worauf die Abweichung des Wirbe!stromes von einem Stan-
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dardmaß gemessen wird. Von dieser Abweichung oder auch der fehlenden Abweichung kann festgestellt werden, ob das Brennelement undicht ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Energieabgabe et\^a 30 Minuten lang oder länger vermindert, um irgendwelchem iTi dem Brennelement eingeschlossenen Gas die Möglichkeit zu geben, aus möglicherweise in dem Brennelement vorhandenen öffnungen herauszutreten.
Bei einer Ausführungsform wird der Wirbelstrom gemessen, wenn sich innerhalb des Brennelementes kein Druck befindet. Diese Messung wird als Standardmaß verwendet. Auf diene Weise zeigt die Abweichung von dem Standardmaß den Druck innerhalb des Brennelementes an und somit beispielsweise, daß keine Leckstellen vorhanden sind.
Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen :
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer Brennelemente-Anordnung, die mit den erfindungsgemäßen Brennelementen beschickt ist ι
Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer, üblichen Brennelementes, das mit einer Ausführungnform der erfindungsgemäßen Brennkappe versehen ist,
Fig. 3a einen Querschnitt einer erfindungsgeraaßen Endkappe, bei welcher eine Membranverwendet wird,
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Fig. 3b einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Endkappe, bei welcher eine Balg-Anordnung verwendet wird, und
Fig. 4- eine Darstellung, die erläutert, in welcher Weise die erfindungsgeraäße Endkappe in Sezug auf die Vorrichtung zur Erzeugung des Wirbelstromes angeordnet ist*
Obwohl die hier beschriebene Vorrichtung und das Verfahren sich zur Ermittlung von Leckstellen in jedem abgeschlossenen Raum eignen, sind sie im besonderen entworfen, um 'Leckstellen in einem Kernreaktor-Brennelement zu ermitteln. Zum Zwecke der Erläuterung werden sie im Zusammenhang mit einem solchen Brennelement beschrieben.
In Fig. 1 ist eine übliche Brennelement-Anordnung dargestellt, die mit Brennelementen, die die erfindungsgemäßen oberen Endkappen aufweisen, bestückt ist. Die Brennelement-Anordnung 100 besteht im allgemeinen aus einem rohrförmigen Kanal 101 mit einem offenen Ende, Brennelementen 102, einer unteren Abschlußplatte 103, einer oberen Abschlußplatte 104 und Abstandhaltern 105 für die Brennelemente. Der rohrförmig^ Kanal 101 besitzt einen quadratischen Querschnitt und weist am oberen Ende Deckbleche 106 auf, die den. Kanal tragen, nachdei er auf die Brennelemente aufgestreift ist. Die Brennelemente 102 vrerden in eine Anzahl von Abstandhalten 105% ^ie sich gegen die innere Fläche des rohrförmigen Kanals 101 abstützen,.eingeschoben und von diesen in einem Abstand voneinander gehalten. Diese Abstandhalter werden getrennt voneinander in einem vorbestimmten Abstand, z.B. 45 cm, entlang dem Elementenbündel gehalten und sind mit einem oder mehreren der Brennelemente verbunden, um eine Längsverschiebung der Abstandhalter zu verhindern«
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Jedes Brennelement 10? besteht aus einem langen Rohr oder einer Umkleidung, die aus verschiedenen Materialien "bestehen kann, jedoch vorzugsweise aus einer Zirkoniumlegierung hergestellt ist, wie sie beispielsweise unter dem Markennamen "Zircaloy" gehandelt wird, da dieses Material einen geringen i-TeutronenbremRquerschnitt besitzt. Die oberen Enden der Brennelemente sind durch die oberen Endkappen 107 nach der Erfindung abgeschlossen, während die unteren Enden der Brennelemente als Abschluß untere Endkappen 108 tragen.
Die unteren Enden der Brennelemente werden durch die untere Abschlußplatte 103 getragen und passen in Haiteaussparungen 109, die in der Abschlußplatte vorgesehen sind. Im Anschluß an die Halteaussparungen 109 sind öffnungen 110 vorgesehen, die direkt mit der unteren öffnung in Verbindung stehen. Das obere Ende der Abschlußplatte hat einen quadratischen Querschnitt, um das untere Ende dee rohrförmigen Kanals 101 aufzunehmen· Wenn die Brennelemente-Anordnung in dem Heaktor montiert wird, steht die untere öffnung 111 mit eine» Beschickungsraiw in Verbindung, der ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, enthält. Einige Halteaussparungen Bind ait der Besugsjeiffer 112 fceeeichnet und sind mit einem Gewiada vorsehen, ua die ebenfalls ait einem Gewinde versehenen Brezmaleaente
Die obere Abacfalußplatte 104 ist mit Hilf· von Muttern II3 an den gleichen mit ©int» Gewinde versehenen Brennelementen befe~ stigt, die auf deren nach oben gerichtete und mit einem Gewinde versehene TerlMxiferungen passem«, Io dtr obtren AbschluS-platte 104 sind öffnungen 114 vorgesehen, die dae Innere der
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Brennelemente-Anordnung mit dem Abströmraum des Beäktors verbinden. Halteaussparungen 115 für die Brennelemente sind in der oberen Abschlußplatte vorgesehen. Diese Aussparungen nehmen die oberen Enden der Brennelemente auf und haben eine ausreichende Tiefe, um eine Längsausdehnung der Elemente zu ermöglichen. Druckfedern 116 sind voi'gesehen, um einen Druck zwischen der oberen Abschlußplatte 104· und der oberen Schalter der Brennelemente 102 zu übertragen, dessen Größe durch das Drehmoment bestimmt;wird,, das auf die Muttern 11-5 übertragen wird. Der rohrförmige Kanal 10Ί wird mittels der Schrauben 117 Ge~ halten, die durch öffnungen, die in den Eckblechen 106 vorgesehen sind, hindurchgesteckt werden und die auf die Gewindevorsprünge 118 eier oberen AbscWußplatte 104- ausgerichtet sind. Die obere Abschlußplatte 104 ist außerdem mit einem Griff versehen, der benutzt wird, um die Brennelemente-Anordnung innerhalb des (nicht dargestellten) Reaktorkernes anzuheben und abzusenken. Aus dieser Beschreibung wird deutlich, daß die Brennelemente-Anordnung eine kompakte Einheit darstellt, innerhalb der die einzelnen Brennelemente nahe nebeneinander angeordnet sind.
Während die oben beschriebene Brennelemente-Anordnung in verschiedenen Arten von Kernreaktoren verwendet werden kann, ist sie besonders für den Einsatz in Heißwasser-Bremskühlfflittel-Kernreaktoren geeignet* Während dec Betriebes eines typischen Heißwasserreaktors, in welchem die Brennelemente-Anordnung verwendet werden kann, fließt das in dem Beschickungsraum des Reaktors vorgesehene Kühlmittel durch die unteren öffnungen 111, durch die Öffnungen 1^0 und innerhalb des Kanals aufwärts, wo er; die äußere .Oberfläche der Brennelemente 102 umgibt und in
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deren Längsrichtung abströmt. Während das Kühlmittel aufwärts strömt, führt es Wärme von den Brennelementen ab, wobei sich seine Temperatur erhöht, bis es schließlich in einen nassen, beispielsweise 10%igen Wasserdampf umgesetzt wird. Dieser nasse Dampf strömt dann durch die Öffnung 114 in der oberen Abschlußplatte 104, die den Zugang zu einem Abströmraum innerhalb des Reaktors bildet. Der Abströmraum nimmt den Dampf von einer "Vielzahl von Brennelemente-Anordnungen auf, die den Reaktorkern bilden. Der nasse Dampf von dem Abströmraum wird dann getrocknet und einer Entspannungsanlage, wie beispielsweise einer Turbine, zugeführt. Der kondensierte Dampf von der Entspannungsvorrichtung kann dann in den oben erwähnten Beschickungsraum zurückgeführt werden.
Dieser turbulente Kühlmittelstrom um die Brennelemente führt zu einer starken Belastung der Elementumkleidung, was zu Rissen und Leckstellen in der Verkleidung führen kann. Das Problem wird durch die hohen Temperaturen und Drucke, die außerdem auf der Brennelementumkleidung lasten, erschwert. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthält das Brennelement 207 Kern-Brennmaterial 209 innerhalb der Umkleidung 208. Üblicherweise besteht das
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2ιλ 25 S 259 241 Brennmaterial aus IJ '' , IJ ' , Pu oder Pu" . Dieses Material kann in elementarer oder zusammengesetzter Form vorliegen. Infolge der Aufnahme eines Neutrons durch den Kern eines solchen spaltbaren Atoms tritt häufig ein Kernzerfall ein. Dadurch entstehen durchschnittlich zwei Spaltproduktatome von einem niedrigeren Atomgewicht und mit einer großen kinetischf-m Energie. Außerdem werden bei einem solchen Zerfall mehrere Neutronen mit hoher Energie frei. Beispielsweise entstehen bei der Spaltung
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von U -Atomen leichte Spaltproduktatome mit einer Massenzahl
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im Bereich von 80 bis 110 und schwere Spaltproduktatome mit einer Massenzahl im Bereich von 125 bis 155· Die gesamte freiwerdende Energie erreicht pro .Spaltvorgang 200 mev (Millionen Elektronenvolt). Die kinetische Energie sowohl der Spaltprodukte als auch der durch die Spaltung freiwerdenden Neutronen verteilt sich schnell und erzeugt innerhalb des Brennelementes des Reaktors Wärme. Dieser "Vorgang kann zu Temperaturen von etwa 6500C bis HOO0O innerhalb des Brennelementes führen. Zusammen mit.den Spaltprodukten entstehen Gase wie Xe, Kr, Neon und andere, wie auch Abgase von der Umkleidung und den Brennstoff teilchen, wie Sauerstoff, Stickstoff, Helium und andere. Diese -Gase werden in der Sammelkammer 211 aufgefangen, wenn sie die Brennstoffteilchen und die Umkleidung durch die Durchlässe, wie beispielsweise den Durchlaß 215, verlassen. Wenn mehr und mehr Gase frei werden, kann der innere Gasdruck 175 kg/qcm oder mehr erreichen. Bei manchen Brennelementen ist es sogar wünschenswert, einen Teil des Gases aus dem Brennelement abzulassen, um ein Reißen infolge des sehr hohen Druckes des Brennelementes zu verhindern.
Von den obigen Ausführungen ausgehend, kann man sich leicht vorstellen, wie in der Umkleidung Leckstellen und eventuell sogar Risse, verursacht durch die großen Temperaturspannungen, die mechanischen Belastungen, d.ie auf dem Kühlmittelstrom beruhen, oder, den inneren Gasdruck auf die Umkleidung entstehen können. Um diese Leckstellen zu ermitteln und ein Reißen der Umkleidung zu verhindern, wurden nach der Erfindung die oberen Endkappen 201 in der Weise gestaltet, daß eine Vorrichtung geschaffen wurde, die in der Lage ist, Änderungen des inneren Druckes, der durch Leckstellen in der Umkleidung 208 entsteht,
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zu ermitteln, auch nachdem diese den harten Bedingungen in dem Reaktorkern ausgesetzt sind. Wie aus den Figuren 3a und 3b ersichtlich ist, besitzt die obere Endkappe 201 eine Führung 204-, die sich durch die (nicht dargesMlte) obere Abschlußplatte erstreckt, sowie eine Schulter 203, die in das Brennelement 207 paßt und die im allgemeinen durch eine Schweißung mit dem oberen Teil der Umkleidung 208 verbunden ist und einen dichten Abschluß bildet. Sowohl die Führung 204 als auch die Schulter sind hohl und bilden die Kammer 220. Diese Kammer ist gegenüber der Sammelkammer 211 mittels einer flexiblen Membran 202 abgeschlossen, die in Fig. 3a dargestellt ist und die im Bereich, der Kammerwandung 203a der Schulter 203 befestigt ist. Bei einer anderen Ausführungsform, wie sie in Fig. 3b dargestellt ist, kann die Kammer 220 auch durch eine BaIg-AnOrdnung 202' abgedichtet sein, die im Bereich der Kammerwandung 203a der Schulter 203 befestigt -jvt.
Die Membran 202 ist no ausgebildet, daß, wenn sich ein Druck in der SaiiiEielkairnier 211 aufbaut und auf der Membranoberfläche 202a lastet, sich die gegenüberliegende Membranflache 202b in die Kammer 220 hineindrückt. In gleicher Weise ist die Balganordnung 202' so ausgebildet, daß sie sich ausdehnt, wenn sich ein Druck in der Samme!kammer 211 aufbaut und gegen die Balgfläche 202a1 drückt. Wenn dieses eintritt, wird die Fläche 202b' in die Kammer 220 lii'fiijedrückt. Die Balganordnung hat den Vorteil, daß sie sich, in einem stärkeren Maße in, die Kammer 220 hineindrücken läßt.
Obwohl die Membran beliebig ausgebildet und aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein kann, hat sich eine Form als
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zufriedenstellend erwiesen, die aus einer kreisförmigen, aus Edelstahl hergestellten Scheibe besteht, die eine Dicke von etwa 0,05 mm besitzt und im Zentrum der Scheibe, wie in Fig.3a dargestellt, eine konkave Ausbuchtung aufweist.
In Kontakt mit der Membranfläche 202b oder der Balgfläche 202b' befindet sich ein Stab 205, der um einen Betrag verschoben wird, der dem Ausmaß der Membranausbuchtung oder Balgausdehnung entspricht. Nach der Erfindung kann der Stab 205 an der Oberfläche 202b oder 202b1 befestigt sein oder aber mittels der Führung 204 der oberen Endkappe 201 in der gewünschten Lage gehalten werden. Nach der letzteren und bevorzugten Ausführungsform ist die Führung 204 so ausgebildet, daß sie auf die Schulter 203 paßt und in Verbindung mit der Kammer 220 den Stab 205, wie in den Figuren 3a uncL Jb dargestellt, aufzunehmen vermag. Die innere Führungsfläche 204a befindet sich normalerweise sehr nahe an dem Stab 205, um ein Kippen oder eine seitliche Bewegung zu verhindern. Sie ist jedoch nicht so nah vorgesehen, daß sie der Verschiebung des Stabes 205 einen Widerstand entgegensetzt, wenn sich die Fläche 202b ausbuchtet. Nach einer Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser der durch die Fläche 204-a gebildeten Kammer 4,8 mm und der Durchmesser des Stabes 205 3,2 mm. Damit ergibt sich ein Spiel von 1,6 mm zwischen dem Stab 205 und der Kammer, womit eine gute Führung für den Stab gewährleistet ist. Natürlich kann dieses Spiel verändert werden entsprechend der Form des Stabes 205, dem Betrag der Verschiebung, der Geschwindigkeit der Verschiebung oder anderen Variablen.
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Während der Stab 205, wie in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist, eine stiftförmige Ausbildung besitzt, liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß andere Formen, wie beispielsweise eine konische, durchaus Verwendung finden könnten. Außerdem muß nach der Erfindung der Stab nicht durchgängig aus dem glei-
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eher. Material gefertigt sein. So kann beispielsweise der untere Teil des Stabes aus einem Metall bestehen, während der obere Teil ein Magnet oder ein anderes Material sein kann, das Wirbelströme zu beeinflussen vermag·
Nach der Erfindung kann weiterhin die Reaktion der Membran 202 oder des Balges 202' so sein, daß deren Ausbuchtung dem inneren Gasdruck des Brennelementes 202 proportional ist, d.h. daß eine verstärkte Ausbuchtung mit einem verstärktem Druck einhergeht, oder aber es kann, auch eine Schwellenreaktion vorliegen, d.h. daß keine Ausbuchtung eintritt, bis ein gewisser Druck erreicht wird, vrorauf, wenn diese Grenze überschritten wird, eine maximale Ausbuchtung oder Ausdehnung der Membran oder des Balges eintritt.
Die Reaktion der Membran oder des Balges auf den inneren Gasdruck wird über das Ausmaß der Verschiebung des Stabes 205 bestimmt. Bei einem Kernreaktor-Brennelement wird diese Verschiebung durch die Änderungen eines Wirbelstromfeldes aufgrund der Stabverschiebung gemessen, wie in der Figur 4- dargestellt ist. Zwei umeinandergewickelte Spulen bilden den.Körper 217 und werden über die Leitungen 219 einem Wechselstrom ausgesetzt, wodurch ein Wirbelstrom entstehto Der Körper wird um den oberen Teil der Führung 204 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Körper 217 rohrförmig ausgebildet und besitzt eine mitt-
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lere Aussparung 218, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Führung 204 ist. In dieser Weise kann der Körper 217 leicht konzentrisch um den Stab 205 angeordnet werden, indem er so auf die Führung 204 aufgestreift wird, daß diese in die innere Aussparung 218 hineinragt..
In der Praxis werden die KOntrollstäbe eingesteckt, um den Energieausstoß, d.h. die Anzahl der Spaltreaktionen in dem Kern zu verringern. Auf diese Weise werden im wesentlichen keine Spaltgase erzeugt. Die obere Abschlußplatte wird dann von der zu inspizierenden Kernelemente-Anordnung entfernt, wodurch die Führungen der oberen Endkappen frei werden. Die Wirbelstromspulen werden daraufhin in eine Lage um die Führungen gebracht, und die Messungen der Änderungen des Wirbelstromes werden durchgeführt. Wenn Leckstellen innerhalb der untersuchten Brennelemente vorhanden sind, sollte der innere Gasdruck etwa 0 sein oder zumindest unterhalb 3>5 kg/qcm bei einem gegenwärtig üblichen Reaktoraufbau liegen, je nachdem, wie .früh nach dem Einstecken der Kontrollstäbe die Untersuchung durchgeführt iirird«, Vorzugsweise wird die Untersuchung 30 oder mehr Minuten nach der Verringerung der Energieabgabe durchgeführt. Andererseits, wenn keine Leckstellen innerhalb des Brennelementes vorhanden sind, ist der innere Gasdruck erheblich höher, wobei der genaue Betrag von der Art des Brennstoffes, der Anordnung des Brennstoffs innerhalb des Reaktorkernes, der Zeitdauer9 die der Brennstoff bereits innerhalb des Brennelementes in Benutzung ist, sowie vielen anderen Faktoren abhängt. Im letzten Fall ist jedoch der Druck groß genug, um die Membran oder den Balg auszubuchten oder auszudehnen, wodurch der Stab aufwärts in die Führung der oberen Endkappe geschoben wird. In dieser oberen Lage bewirkt
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der Stab Veränderungen innerhalb des Wirbelstromfeldes, das im oberen Bereich der Führung erzeugt wird. Diese Veränderung wird gemessen und kann, falls es gewünscht ist, aufgezeichnet werden.
Beispiel
Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde untersucht, indem der Druck innerhalb eines einem Kernreaktor-Brennelement ähnlichen abgeschlossenen Systems mit einer in der Figur Ja dargestellten oberen Endkappe verändert wurde. Der auf der Membran ruhende Stab bestand aus einem Edelstahlstift mit 3,2 mm Durchmesser, auf dessen oberen Ende ein kleiner Magnet gleichen. Durchmessers befestigt war. Die obere Endkappe war so ausgebildet, daß die Membran den Stab nicht um mehr als 0,25 mm verschob, wenn der innere Gasdruck 7 kp/qcm betrug. In diesem Fall v/ar die Membran als 0,05 Him starke Edelstahlscheibe ausgebildet.
Das geschlossene System wurde dann unter 'einen Druck von 7 kp/qcm gesetzt, und die Änderung des Wirbelstroraes wurde gemessen. Der Druck in dem abgeschlossenen System 'wurde dann nach und nach auf 0 abgelassen und die Änderung in dem Wirbelstromfeld gemessen. "Das Verfahren, wurde dreimal wiederholt, und die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt.
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Tabelle I
Einfluß des Druckes auf die Wirbelstromänderung
Brennelementdruck
(kp / qcm) 7 5,25 3,5 1,75 0
Wirbelstromänderungen
(Millivolt)
86 64 43 22 0
Aus diesen Ergebnissen ist klar ersichtlich., daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch geringe Druckänderungen innerhalb eines geschlossenen Systems genau meßbar sind.
Die Erfindung umfaßt natürlich viele Ausführungsformen, die den Aufbau der oberen Endkappe, die Art und Weise der Verbindung der Membran mit dem Brennelement, wie auch Verfahren zur Messung der Stabverschiebung betreffen.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Membran-oder die Balganordnung in einer solchen Lage am Brennelement angebracht, daß die Kammer in der Endkappe von dem Teil des Brennelementes, der den Kernbrennstoff enthält, abgedichtet wird.
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Claims (1)

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    Pate η tansprüche
    ί 1.)Endkappe einen Kernreaktor-Brennelementes, gekennzeichnet durch:
    a) eine Kammer (220) an einem Ende des Brennelementes (102, 207) mit einer öffnung in Richtung auf das Brennelement (102, 207),
    b) einen flexiblen Abschluß (202, 202'), der die Öffnung der Kammer (220) abschließt, wobei mindestens ein Teil den flexiblen Abschlusses (202, 202') durch sich im Brennelement (102, 207) aufbauenden Druck in die Kammer (220) eindrückbar ist, und
    c) einen Stab (205) innerhalb der Kammer (220), der mit dem bewegbaren Teil des flexiblen Abschlusses (202,202') in Berührung steht, wobei der Stab (205) zumindest teilweise aus einem Wirbelströme beeinflussenden Material besteht.
    Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschluß aus einer Membran (202) besteht.
    3. Endkappe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (202) aus einer dünnen, metallischen Scheibe mit einer zentralen Einbuchtung besteht, die durch sich im Brennelement aufbauenden Druck nach oben bewegbar ist.
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    1? -
    4. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschluß aus einer BalganOrdnung (202') besteht.
    5. Endkappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Balganordnung (202') einen steifen Abschnitt (202a1) der mit einer Schulter (203a) der Kammer (220) in Verbindung steht, einen steifen Abschnitt (202b1) sowie einen flexiblen Balgabschnitt aufweist, der die beiden steifen Abschnitte (202a1, 202b1) verbindet.
    6. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (205) mindestens teilweise aus einem ferromagnetischen Material besteht. -
    7. Endkappe nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (205) mit dem eingebuchteten Mittelteil der Membran (202) in Verbindung stellte
    8. Endkappe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (205) mit dem steifen Mittelteil (202b1) in Verbindung steht.
    9. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (220) eine Führung (204) für den Stab (205) innerhalb der Kammer (220) aufweist.
    10. Endkappe für ein Kernreaktor-Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (102, 207) eine rohrförmige Auskleidung (208) aufweist, deren unteres Ende durch eine Endkappe (214) abge-
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    sch.lonr--en ist, während der obere Abschluß durch die Endkappe (201) gebildet wird.
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SE (1) SE391060B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312707A (en) * 1978-11-13 1982-01-26 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Nuclear fuel rod
DE3232552A1 (de) * 1981-09-01 1983-03-17 Agip Nucleare S.P.A., Rom Messkopf zum messen des spaltungsgasdruckes

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039375A (en) * 1972-05-10 1977-08-02 Exxon Nuclear Company, Inc. Detection of fuel rod leakage
GB1419404A (de) * 1972-05-10 1975-12-31
DE2314650C3 (de) * 1973-03-23 1978-10-12 Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim Verfahren und Einrichtung zur Auffindung defekter Brennstäbe
DE2356182A1 (de) * 1973-11-09 1975-05-22 Kraftwerk Union Ag Kernreaktorbrennstab
US3975949A (en) * 1974-01-10 1976-08-24 Exxon Nuclear Company, Inc. Leak detector probe for fuel rods
US3929570A (en) * 1974-01-14 1975-12-30 Transfer Systems Failed fuel detection for PWR
US4009616A (en) * 1975-01-29 1977-03-01 Westinghouse Electric Corporation Acoustic method for measuring gas pressure
US4110620A (en) * 1975-03-10 1978-08-29 The Babcock & Wilcox Co. Fuel rod leak detector
DE2605756A1 (de) * 1975-03-13 1976-09-23 Exxon Nuclear Co Inc Druckmesseinrichtung
US4217173A (en) * 1977-11-21 1980-08-12 The Babcock & Wilcox Company Nuclear reactor inspection device
US4402904A (en) * 1980-12-18 1983-09-06 Combustion Engineering, Inc. Method for determining clad integrity of a nuclear fuel rod
US4697322A (en) * 1981-01-21 1987-10-06 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Method and device for repairing fuel assemblies of boiling-water nuclear reactors
EP0143542B1 (de) * 1983-10-28 1988-08-24 Westinghouse Electric Corporation Vorrichtung zum Detektieren defekter Brennstäbe
GB8412981D0 (en) * 1984-05-21 1984-06-27 Nat Nuclear Corp Ltd Sensing methods and devices
HUT45325A (en) * 1985-07-18 1988-06-28 Kraftwerk Union Ag Gas tight tank for storaging radiactive materials
US4828782A (en) * 1987-07-07 1989-05-09 Bbc Brown Boveri Nuclear Services Apparatus and method for inspection of fuel assemblies
EP0361037A3 (de) * 1988-09-27 1990-08-01 Combustion Engineering, Inc. Selbstklemmende Sammelraumfeder
US5418823A (en) * 1994-01-04 1995-05-23 General Electric Company Combined ultrasonic and eddy-current method and apparatus for non-destructive testing of tubular objects to determine thickness of metallic linings or coatings
SE9404497D0 (sv) * 1994-12-23 1994-12-23 Asea Atom Ab Bränslepatron med korta bränsleenheter
CN111489841A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 国家电投集团科学技术研究院有限公司 核反应堆燃料破损监测系统
CN112378764A (zh) * 2020-09-29 2021-02-19 国家电投集团科学技术研究院有限公司 核燃料包壳管材的爆破测试装置及其测试方法
CN112595470A (zh) * 2020-12-09 2021-04-02 西安近代化学研究所 一种平面局部密封焊缝质量检验方法
CN113898570B (zh) * 2021-12-08 2022-02-08 常州萨柏美格医用气体设备有限公司 气体流动过程检测装置及方法、空气压缩机组及检测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1100723A (en) * 1964-07-06 1968-01-24 Atomic Energy Authority Uk Burst nuclear fuel element detection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312707A (en) * 1978-11-13 1982-01-26 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Nuclear fuel rod
DE3232552A1 (de) * 1981-09-01 1983-03-17 Agip Nucleare S.P.A., Rom Messkopf zum messen des spaltungsgasdruckes

Also Published As

Publication number Publication date
SE391060B (sv) 1977-01-31
US3823068A (en) 1974-07-09
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ES408827A1 (es) 1976-06-16
GB1405633A (en) 1975-09-10
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JPS4859294A (de) 1973-08-20
CA968471A (en) 1975-05-27
IT971029B (it) 1974-04-30
FR2160930B1 (de) 1977-08-26
JPS5514395B2 (de) 1980-04-16

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