DE2254285A1 - Vorrichtung zur feststellung von undichtheiten der brennelemente von kernreaktoren - Google Patents
Vorrichtung zur feststellung von undichtheiten der brennelemente von kernreaktorenInfo
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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
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.
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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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)
- 225A285Pate η tansprücheί 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, undc) 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.309822/0310BAD ORfGfNAL1? -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 stellte8. 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-309822/0310 BAD ORIGINALsch.lonr--en ist, während der obere Abschluß durch die Endkappe (201) gebildet wird.309822/0310BAD ORIGINAL-aLeerseite
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