DE2439954C3

DE2439954C3 - Neutron measuring device with monitoring device

Info

Publication number: DE2439954C3
Application number: DE19742439954
Authority: DE
Inventors: Pierre Dr 8520 Erlangen Haller
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Filing date: 1974-08-20
Publication date: 1977-12-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Neutronenmeßeinrichtung mit einem Neutronendetektor, dessen Signale über ein Kabel einem Stromverstärker zugeführt werden, und mit einem vom Stromverstärker gesteuerten Grenzwertmelder als Überwachungseinrichtung.The invention relates to a neutron measuring device with a neutron detector, the signals of which via a Cable are fed to a current amplifier, and with a limit monitor controlled by the current amplifier as a monitoring device.

Dabei kann der Neutronendetektor z. B. ein Detektor sein, dessen Signal auf (njS^Prozessen beruht. Die Neutronendetektoren können zum Beispiel Kobalt oder Thulium als aktivierbares Emittermaterial aufweisen und mit einem konzentrischen Kollektor aus lnconel versehen sein. Sie dienen u. a. dazu, als sogenannte Kerninneninstrumentierung von Druckwasserreaktoren die Neutronenflußdichte zu überwachen, damit bei außergewöhnlichen Änderungen eine Schnellabschaltung des Kernreaktors eingeleitet werden kann. Hierbei bilden sie also ein wichtiges Glied einer Sicherheitseinrichtung. Daraus ergibt sich, daß die Zuverlässigkeit der Neutronenmeßeinrichtung überwacht werden sollte.The neutron detector can, for. B. be a detector whose signal is based on (njS ^ processes. The Neutron detectors can, for example, have cobalt or thulium as emitter material that can be activated and be provided with a concentric inconel collector. They serve among other things. in addition, as so-called Internal core instrumentation of pressurized water reactors to monitor the neutron flux density, thus with extraordinary changes an emergency shutdown of the nuclear reactor can be initiated. Here they therefore form an important link in a safety device. It follows that the reliability of the Neutron measuring equipment should be monitored.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 64 575 ist eine Neutronenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Verstärker zur Feststellung von Kritizitätsunfäüen nicht die augenblickliche Aktivität, sondern das Integral davon anzeigen soll, damit er keine 6c kleine Zeitkonstante zu haben braucht. Mit Hilfe einer zusätzlichen Strahlenquelle kann auch der Fall erfaßt werden, daß ein Bruch der Meßleitungen eintritt. In diesem Fall fällt der vom Verstärker gelieferte Strom unter einen bestimmten Mindestwert. Dies wird von ⁶' dem Grenzwertmelder erfaßt. Diese bekannte Einrichtung weist einen Neutronendetektor mit einer Emitterleitung und einer Kompensationsleitung auf, denen zwei schwierigeren Fall zu, daß der Isolationswiderstand der μ Einrichtung zu der neben dem Neutronendetektor f Em Ue und kollektor auch das Anschlußkabel ? ort is honen Temperaturen, großen Drücken und fSätzichen Strahleneinflüssen ausgesetzt ist. sinkt, so daß la Signal des Neutronendetektors verfälscht wird. Hier muß eine wesentlich genauere Überwachung vorgenommen werden als bei der genannten Erfassung eines Bruchs der MeßleitungenFrom DE-OS 17 64 575 a Neutronenmeßeinrichtung of the type mentioned is known, in which the amplifier to detect Kritizitätsunfäüen not the current activity, but the integral is to display it so that he need not have 6c small time constant. With the aid of an additional radiation source, it is also possible to detect the case that a break in the measuring lines occurs. In this case, the current supplied by the amplifier falls below a certain minimum value. This is recorded by ⁶ 'of the limit monitor. This known device has a neutron detector with an emitter line and a compensation line, to which two more difficult cases, that the insulation resistance of the μ device to the next to the neutron detector f Em Ue and collector also the connection cable? The place is exposed to temperatures, high pressures and a number of radiation effects. decreases, so that the signal from the neutron detector is falsified. A much more precise monitoring must be carried out here than with the aforementioned detection of a break in the measuring lines

Es ist zwar theoretisch möglich, den Innenwiderstand der Kabel mit einem Ohm-Meter festzustellen, jedoch iuß hierzu das Kabel abgeschaltet und an die Meßeinrichtung angeschlossen werden. Daraus erg.bt sich nicht nur eine Betriebsunterbrechung, sondern auch Si im allgemeinen unerwünschter Aufwand. Außerdem fst « bei den hohen gewünschten Isolaüonswiderstanden schwierig, das Erreichen der toler.erbaren kleinen isolatSnsänderungen festzustellen Deshalb sucht d.e Erfindung einen neuen Weg, die Zuverlässigkeit der Messung mit einem Neutronendetektor sicherzustellen. Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, d.e überwachungseinrichtung so auszubilden daß sie auch auf unzulässige Verringerung des Kabel-lsolat.ons-Widerstandes anspricht. . .It is theoretically possible to reduce the internal resistance the cable with an ohm meter, however, the cable must be switched off and connected to the Measuring device can be connected. This not only results in a business interruption, but also Si generally undesirable expense. Besides that fst «at the high desired insulation resistance difficult to determine when the tolerable small isolate changes have been reached Invention of a new way to ensure the reliability of the measurement with a neutron detector. It is therefore the object of the invention to design the monitoring device so that it also for an impermissible reduction in the cable insulation resistance appeals to. . .

Diese Aufgabe wird bei einer Neutronenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Stromverstärker mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist, die der Offsetspannung des Stromverstärkers eine Wechselspannung überlagert, und daß der Ausgang des Stromverstärkers den Grenzwertmelder über ein Filter speist das für Signale mit der Frequenz der überlagerten Wechselspannung durchlässig ist. UUC.This task is performed with a neutron measuring device solved the type mentioned according to the invention in that the current amplifier with a AC voltage source is connected to the offset voltage of the current amplifier superimposed an alternating voltage, and that the output of the current amplifier the limit monitor feeds signals with the frequency of the superimposed alternating voltage via a filter is permeable. UUC.

Die Eingangsoffsetspannung ergibt sich bei Stromverstärkern wie zum Beispiel in dem Buch »Operationsverstärker« von H. V . h 1 d i e k. 1970, Seiten 40 und 41 angegeben ist. aus den unvermeidlichen Unsymmetrien im Inneren des Verstärkers. Es handelt sich dabei um eine zur Kompensation dieser Unsymmetrien dienenden Gleichspannung mit einem typischen Wert von zum Beispiel ImV, die mit einem Potentiometer zum Null Abgleich eingestellt werden kann. Überlagert man dieser Gleichspannung eine niedrigfrequente Wechselspannung, so läßt sich damit der das Ausgangssignal mitbestimmende Isolationswiderstand des an den Eingang des Stromverstärkers angeschlossenen Kabels und Neutronendetektors erfassen, wie später anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert wird Die Überlagerung hat jedoch keinen Einfluß auf die Messung des dem Neutronennuß proportionaler Stromes, solange der Isolationswiderstand in Ordnuni ist weil die Wechselspannung erst dann am Ausgang de: Verstärkers erscheint, wenn der Isolationswiderstanc abgesunken ist. Deshalb kann die Überwachung de: Isolationswiderstandes ständig und ohne Beeintrachti gung des normalen Betriebes erfolgen.The input offset voltage results from current amplifiers as for example in the book "Operational Amplifier" by H. V. h 1 d i e k. 1970, pages 40 and 41 is indicated. from the inevitable asymmetries inside the amplifier. It is one that is used to compensate for these asymmetries DC voltage with a typical value of, for example, ImV, which is connected to a potentiometer Zero adjustment can be set. If a low-frequency alternating voltage is superimposed on this direct voltage, thus the insulation resistance of the to the Capture the input of the current amplifier connected cable and neutron detector, as later using an embodiment will be explained in more detail However, the superposition has no influence on the measurement of the neutron nut proportional Current as long as the insulation resistance is in order because the alternating voltage is only then at the output de: Amplifier appears when the insulation resistance has sunk. Therefore, the monitoring of the insulation resistance can be carried out continuously and without impairment normal operation.

Die Erfindung wird vorzugsweise mit einer sinusfor migen Wechselspannung verwirklicht. Einmal sin. solche Spannungen leicht herstellbar und Übertragbai zum anderen würden andere Spannungsformen hoher frequente Anteile enthalten, die nicht benötigt werde und unerwünscht sind, da die Kabelkapaz.tät ein niedrige Impedanz für hohe Frequenzen darstellThe invention is preferably carried out with a sinusfor moderate alternating voltage. Once sin. such tensions can be easily produced and transmitted on the other hand, other forms of voltage would contain high-frequency components that are not required and are undesirable because the Kabelkapaz.tät represents a low impedance for high frequencies

f.f.

Theoretisch ist es aber auch möglich, mit sinusähnlichen Spannungen, etwa mit Trapez- oder Drei=ckspannungen zu arbeiten, deren Grundwellenameil so groß ist, daß die Oberschwingungen praktisch vernachlässigt werden können.Theoretically, however, it is also possible with sine-like voltages, for example with trapezoidal or triangular voltages to work whose fundamental wave mileage is so great that the harmonics can practically be neglected.

Bei einer aus der deutschen Auslegeschrift 12 10 993 bekannten Neutronenmeßeinrichtung mit einer Ionisationskammer und einem beweglichen Schirm zur iodischen Beeinflussung der in die Kammer einfallenden Strahlung ergibt sich zwar bereits eine weitgehend sinusförmige Beaufschlagung des nachgeschalteten Verstärkers. Hiermit soll aber lediglich erreicht werden, daß andere Strahlen, zum Beispiel chnelle Neutronen- und Gamma-Strahlen, die durch das drehbare System nicht beeinflußt werden, ausgesiebi werden können, weil sie nur einen Gleichstroman-_(ej| am Ausgang der Kammer bilden. Eine Überwachung des Innenwiderstandes der Anordnung ist dabei nicht möglich.In a neutron measuring device known from German Auslegeschrift 12 10 993 with an ionization chamber and a movable screen for iodic influencing of the radiation incident in the chamber, there is already a largely sinusoidal loading of the downstream amplifier. This is only intended to ensure that other rays, for example fast neutron and gamma rays, which are not influenced by the rotatable system, can be screened out because they only form a direct current _(e j | at the exit of the chamber. It is not possible to monitor the internal resistance of the arrangement.

Die Wechselspannung kann bei der Erfindung, wie Versuche gezeigt haben, vorteilhaft eine Frequenz zwischen 10 und 100 Hz aufweisen. Man kann also zum Beispiel durchaus Spannungen mit üblichen Netzfrequenzen von 50 oder 60 Hz einsetzen, wie sie überall zur Verfugung stehen. ,. *5The AC voltage can in the invention, such as Experiments have shown advantageously have a frequency between 10 and 100 Hz. So you can go to Example use voltages with the usual line frequencies of 50 or 60 Hz, as they are used everywhere To be available. ,. * 5

Obwohl die erfindungsgemäß ausgebildete Überwachung mit einer Wechselspannung arbeitet, so daß das am Ausgang des Verstärkers abzunehmende Signal ebenfalls eine Wechselgröße ist, die leicht mit einem Filter von dem Gleichstromsignal des Neutronenstromes unterschieden werden kann, kann dem Grenzwertmelder ein Gleichrichter für die vom Filter gelieferte Wechselspannung vorgeschaltet sein. Der Grenzwertmelder kann dann mit bekannten, durch Gleichstrom oder -spannung steuerbaren Kippschaltungen oder Zenerdioden ausgerüstet werden. Dazu wird bemerkt, daß zum Beispiel aus der Zeitschrift »Electronics«, Band 36 1963, Nr. 49, Seite 30, eine Meßschaltung für die Neutronenaktivität in Kernreaktoren bekannt ist, bei der das von einer Ionisationskammer gelieferte Signal nach der Verstärkung über ein Hochpaßfilter und einen Gleichrichter ausgewertet wird.Although the monitoring designed according to the invention works with an alternating voltage, so that the signal to be picked up at the output of the amplifier is also an alternating quantity which can easily be filtered from the direct current signal of the neutron stream can be distinguished, the limit monitor can be equipped with a rectifier for the filter supplied AC voltage must be connected upstream. The limit indicator can then be used with known, by direct current or voltage controllable multivibrators or Zener diodes. In addition, it is noted that for example from the magazine "Electronics", Volume 36 1963, No. 49, page 30, a measuring circuit for the Neutron activity in nuclear reactors is known, in which the signal supplied by an ionization chamber is evaluated after amplification via a high-pass filter and a rectifier.

Bei einer Neutronenmeßeinrichtung, dn einen Neutronendetektor mit einer Emitterleitung und einer Kompensationsleitung aufweist, denen zwei Stromverstärker so zugeordnet sind, daß die Differenz der Ausgangssignale gebildet wird, ist eine besonders eünstige Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet daß die den Offsetspannungen der beiden Verstärker überlagerten Wechselspannungen gegennhasig sind. Mit dieser Einrichtung kann gleichzeitig der Widerstand des Emitters gegen Masse, der Widerstand der Kompensationsleitung gegen Masse und der Widerstand zwischen dem Emitter und Kompensationsleitung einschließlich der dem Emitter, der Kompensa- tionsleitung und der Masse zugeordneten Meßleitungen überwacht werden.In the case of a neutron measuring device, a neutron detector with an emitter line and a compensation line, which two current amplifiers are assigned in such a way that the difference between the output signals is formed is a special one Favorable embodiment of the invention, characterized in that the offset voltages of the two Amplifier superimposed alternating voltages have opposite phases. With this facility, the Resistance of the emitter to ground, the resistance of the compensation line to ground and the Resistance between the emitter and compensation line including the emitter, the compensation line tion line and the measuring lines assigned to the ground are monitored.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt ^In order to explain the invention in more detail, exemplary embodiments are described with reference to the drawing. Shows ^

Fig 1 in einer vereinfachten Darstellung die Anwendung der Erfindung bei einem Neutroncndetek-.~- 2;«es Kernreaktors;Fig. 1 in a simplified representation the Application of the invention to a neutron detector. 2; «it nuclear reactor;

"Vig2 zeigt ebenfalls vereinfacht die gleichzeitige Überwachung mehrerer Neutronendetektoren, die in der Praxis überwiegend der Fall sein wird. In der F i g 3 ist eine bewährte Meßanordnung dargestellt. Fin Reaktordruckbehälter 1 umschließt einen Reaktorkern 2 bekannter Art. Darin ist eine sogenannte Kerninr.eninstrumentierung angeordnet, mit der vor allem die Neutronenflußdichte innerhalb des Reaklorkerns 2 überwacht wird. Dazu dient ein Neutronendetektor 3, der zum Beispiel von der in der Zeitschrift »Nuclear Engineering International«, Mai 1973, Seiten 421 bis 425, beschriebenen Art sein kann. Der Neutronendetektor 3 ist über ein mineralisoliertes Kabel 4 mit geeigneten Auswertgeräten verbunden. Die Länge des mineralisolierten Kabels 4 bis zu einer Verbindungsstelle 5 außerhalb des Reaktordruckbehälters 1 beträgt etwa 10 m. An der Verbindungsstelle 5, d. h. hinter der dichten Durchführung durch die Wand des Reaktordruckbehälters 1, ist ein flexibles Kabel 6 angeschlossen, dessen Länge etwa 150 m beträgt. Dieses Kabel führt zu einem Stromverstärker 8, der ein für die Auswertung geeignetes Nutzsignal am Ausgang 9 abgibt."Vig2 also shows, in simplified form, the simultaneous Monitoring of several neutron detectors, which will mostly be the case in practice. In the FIG. 3 shows a proven measuring arrangement. Fin reactor pressure vessel 1 encloses a reactor core 2 of the known type. A so-called core instrumentation is arranged in it especially the neutron flux density within the reactor core 2 is monitored. A neutron detector is used for this 3, for example from the in the magazine "Nuclear Engineering International", May 1973, pages 421 to 425, described type can be. The neutron detector 3 is insulated over a mineral Cable 4 connected to suitable evaluation devices. The length of the mineral insulated cable 4 up to one Connection point 5 outside the reactor pressure vessel 1 is about 10 m. At connection point 5, d. H. behind the tight passage through the wall of the reactor pressure vessel 1 is a flexible cable 6 connected, the length of which is about 150 m. This cable leads to a current amplifier 8, which is a for the Evaluation emits a suitable useful signal at output 9.

Der Stromverstärker 8 ist mit einer Überwachungseinheit 10 versehen. Diese liefert eine der Offsetspannung für den Stromverstärker 8 überlagerte Wechselspannung von 24 V, 50 Hz über die Leitung 12 an einen Eingang des Stromverstärkers 8. Mit dieser Spannung wird je nach der Größe des Isolationswiderstandes des Neutronendetektors 3 einschließlich des Kabels 4 und des flexiblen Kabels 6 ein Fehlersignal erzeugt, das an einer Ausgangsleitung 15 erscheint.The current amplifier 8 is provided with a monitoring unit 10. This provides one of the offset voltages for the current amplifier 8 superimposed alternating voltage of 24 V, 50 Hz via the line 12 to a Input of the current amplifier 8. This voltage is depending on the size of the insulation resistance of the Neutron detector 3 including the cable 4 and the flexible cable 6 generates an error signal, which at an output line 15 appears.

In der F i g. 2 ist der Reaktorkern 2 durch die gestrichelt gezeichneten Grenzen vereinfacht angedeutet. In ihm sind sechs Neutronendetektoren 3a bis 3/ über unterschiedliche Höhenlagen des Reaktorkerns 2 verteilt angeordnet. Die Detektoren, die eine Neutronenflußmessung auf Grund von n,e-Prozessen ermöglichen, sind über parallelliegende, keramisch isolierte Kabel 5a bis 5/und daran anschließende, außerhalb des Reaktordruckbehälters verlegten flexible Kabel 6a bis 6/ mit parallelliegenden Stromverstärkern 8a bis 8/ verbunden.In FIG. 2, the reactor core 2 is indicated in a simplified manner by the boundaries shown in dashed lines. In it are six neutron detectors 3a to 3 / over different altitudes of the reactor core 2 arranged distributed. The detectors that do a neutron flux measurement on the basis of n, e processes, are via parallel, ceramic-insulated Cables 5a to 5 / and subsequent flexible cables 6a to 6 laid outside the reactor pressure vessel 6 / connected to parallel current amplifiers 8a to 8 /.

Die Stromverstärker 8a bis 8/liefern über Leitungen 9a bis 9/ das Nutzsignal, das dem Neutronenfluß entspricht und in geeigneter Weise, zum Beispiel zur Regelung der Reaktorleistung verwendet wird. Über die Leitung 12 wird den Stromverstärkern 8a bis 8/ in Parallelschaltung eine Modulationsspannung überlagert, die von einem Oszillator 17 geliefert wird, wenn eine von der normalen Netzfrequenz abweichende Frequenz von beispielsweise 40 Hz cer sinusförmigen Wechselspannung gewünscht wird, die der Offsetspannung der Operationsverstärker zu überlagern ist. Zur Überwachungseinheit 10 gehören ferner für jeden der Stromverstärker Grenzwertmelder 18a bis 18/, die jeweils über einen Kondensator 19 und einen Halbleitergleichrichter 20 angeschlossen sind. Der Kondensator 19 wirkt dabei als Filter. Er sorgt dafür, daß die Überwachungseinheit 10 nicht das als Gleichstromgröße gelieferte Nutzsignal beeinträchtigt, sondern nur von Wechselgrößen gesteuert wird, die den Isolationswiderstand erkennen lassen.The current amplifiers 8a to 8 / deliver the useful signal via lines 9a to 9 / that corresponds to the neutron flux and is used in a suitable manner, for example to regulate the reactor output. About the Line 12 is superimposed on the current amplifiers 8a to 8 / in parallel a modulation voltage, which is supplied by an oscillator 17 if one deviates from the normal mains frequency Frequency of for example 40 Hz cer sinusoidal alternating voltage is desired that of the offset voltage the operational amplifier is to be superimposed. The monitoring unit 10 also includes for each of the Current amplifier limit indicators 18a to 18 /, each via a capacitor 19 and a semiconductor rectifier 20 are connected. The capacitor 19 acts as a filter. He makes sure that the Monitoring unit 10 does not affect the useful signal supplied as a direct current variable, but only is controlled by alternating variables that reveal the insulation resistance.

Der Ausgang der Grenzwertmelder 18a bis 18/ gibt ' über Leitungen 15a bis 15/eine Fehlermeldung in dem Fall, daß der Isolationswiderstand eines der Neutronendetektoren 3a bis 3/nicht mehr den gewünschten hohen Wert hat Dazu ist zu bemerken, daß der Eingangswiderstand der Stromverstärker für den üblicher. Meßbereich von 1 · 10-⁶A etwa lOOhm beträgt. Damit lassen sich ohne Beeinträchtigung der Messung noch Änderungen des Isolationswiderstandes von Neutronendetektoren ermitteln, wenn dieser im BereichThe output of the limit indicators 18a to 18 / gives an error message via lines 15a to 15 / in the event that the insulation resistance of one of the neutron detectors 3a to 3 / no longer has the desired high value the usual. Measuring range of 1 × 10 ⁶ A about lOOhm is. This means that changes in the insulation resistance of neutron detectors can be determined without impairing the measurement, if this is in the range

von 10⁶ Ohm liegt. Bei so hohen Widerstandswerten ist das Nutzsignal der Neutronendetektoren praktisch noch völlig unverfälscht. Somit ist eine Überwachung der Betriebssicherheit der Neutronendetektoren 3a bis 3/ möglich, die ein unbemerktes Versagen und dadurch ausgelöste Fehler der Steuerung oder Überwachung des Reaktorkerns ausschließtof 10 ⁶ ohms. With such high resistance values, the useful signal from the neutron detectors is practically completely unadulterated. Monitoring of the operational safety of the neutron detectors 3a to 3 / is thus possible, which excludes an unnoticed failure and errors triggered thereby in the control or monitoring of the reactor core

Die Fig.3 "igt mit weiteren Einzelheiten ein erprobtes Ausföhningsbeispiel der Erfindung für den Fall eines einzelnen Neutronendetektors 3. Dieser ist in der F i g. 3 durch sein Ersatzschaltbild dargestellt, in das auch das Kabel 4 und die Leitung 5 einbezogen sind. Dieses Ersatzschaltbild umfaßt je eine gegen Masse gelegte veränderliche Spannungsquelle 31 für den Emitter und 32 für eine Kompensationsleitung, die über Widerstände 33 und 34 von jeweils 10⁷ Ohm mit dem Kabel 4 verbunden sind. Die Kapazität der Anordnung gegen Masse ist durch die Kondensatoren 35 und 36 mit je 1OnF angedeutet, während der zu überwachende Isolationswiderstand der Emitterleitung 40 gegen Masse, der Kompensationsleitung 41 gegen Masse und zwischen Emitterieitung 40 und Kompensationsleitung 41 durch die Widerstände 37,38 und 39 dargestellt ist. Ihr Wert kann von maximal etwa 10⁹ Ohm bis praktisch Null absinken.FIG. 3 shows, with further details, a tried and tested Ausföhningsbeispiel the invention for the case of a single neutron detector 3. This is shown in FIG The equivalent circuit diagram includes a variable voltage source 31 for the emitter and 32 for a compensation line connected to ground, which are connected to the cable 4 ^{via resistors 33 and 34 of 10 7 ohms} indicated with 10nF each, while the monitored insulation resistance of the emitter line 40 to ground, the compensation line 41 to ground and between the emitter line 40 and compensation line 41 is represented by the resistors 37, 38 and 39. Their value can range from a maximum of about 10 ⁹ ohms to practical Drop to zero.

Der Stromverstärker 8 und die diesem nachgeschaltete Überwachungseinheit 10' mit dem außerhalb der Überwachungseinheit angeordneten Grenzwertmelder 18 werden von einem Netzgerät 44 gespeist Zu diesem gehört ein Transformator 45, der die Netzspannung von 220 V, 50 Hz für einen Gleichrichter 46 herabsetzt, der ± 24 V zur Versorgung des Stromverstärkers 8, der Überwachungseinheit 10* und des Grenzwertmelders 18 liefert. Vom Transformator 45 wird auch die Leitung 12 mit einer sinusförmigen Wechselspannung von 24 V, 50 Hz gespeist.The current amplifier 8 and this downstream monitoring unit 10 'with the outside of the Monitoring unit arranged limit alarms 18 are fed by a power supply unit 44 to this includes a transformer 45, which reduces the mains voltage of 220 V, 50 Hz for a rectifier 46, the ± 24 V to supply the current amplifier 8, the monitoring unit 10 * and the limit monitor 18 supplies. From the transformer 45, the line 12 is also supplied with a sinusoidal alternating voltage of 24 V, 50 Hz fed.

Der als Differenzverstärker ausgebildete Stromverstärker 8 umfaßt beim Ausführungsbeispiel der Fig.3 zwei gleiche, als Stromverstärker eingesetzte vereinfacht angedeutete bekannte Operationsverstärker 48 und 49 mit einer Leerlaufverstärkung von ΙΟ⁵, von denen der eine der Emitterieitung 40 und der andere der Kompensationsleitung 41 zugeordnet ist. Über Potentiometer 50 und 51 ist die Offsetspannung der Operationsverstärker 48 und 49 einstellbar. Parallel zu den Potentiometern 50 und 51 liegen zwei Stellwiderstände 52 und 53 von 200 Kiloohm, über die die Offsetspannung der Operationsverstärker 48 und 49 mit einer Wechselspannung moduliert wird Zu diesem Zweck ist der Mittelabgriff der Stellwiderstände 52 und 53 über zwei Vorschaltwiderstände 55 und 56 von ein Megohm und zwei Kondensatoren 57 und 58 von 1 Mikrofarad, die der Überwachungseinheit 10' zugeordnet sind, mit der Wechselspannungsleitung 12 verbunden. In the embodiment of FIG. 3, the current amplifier 8 designed as a differential amplifier comprises two identical known operational amplifiers 48 and 49, used as current amplifiers, with an open circuit gain of ΙΟ ⁵ , one of which is assigned to the emitter line 40 and the other to the compensation line 41. The offset voltage of the operational amplifiers 48 and 49 can be set via potentiometers 50 and 51. Parallel to the potentiometers 50 and 51 are two variable resistors 52 and 53 of 200 kiloohms, via which the offset voltage of the operational amplifiers 48 and 49 is modulated with an AC voltage Megohms and two capacitors 57 and 58 of 1 microfarad associated with the monitoring unit 10 'are connected to the AC voltage line 12.

Die Ausgänge der Operationsverstärker 48 und 49 sind in einem Differenzverstärker 60 so zusammengeschaltet, daß die Differenz der Ausgangssignale gebildet wird. Dadurch erhält man zunächst den Meßwert des Neutronendetektors 3 ohne verfälschenden Einfluß der Meßleitungen, der mit Hilfe der Kompensationsleitung 41 ausgeglichen wird. Zum anderen treten die modulierten Spannungen der Operationsverstärker 48 und 49 durch den Anschluß der Stellwiderstände 52 und 53 gegenphasig zueinander auf. Daraus ergibt sich zum Beispiel der Einfluß eines gegebenenfalls sinkenden Isolationswiderstandes 37 der Emitterleitung 40 als Dositive Größe, der des Isolationswiderstandes 38 der Kompensationsleitung 41 als negative Größe und der des Isolationswiderstandes 39 als skalare Summe der positiven und negativen Größen, wobei diese als Fehlersignal dienenden Größen noch jeweils dem Nutzsignal, also der für den Neutronenstrom kennzeichnenden Gleichspannungsgröße überlagert sind. Mit Hilfe eines Hochpaßfilters, den der KondensatorThe outputs of the operational amplifiers 48 and 49 are connected together in a differential amplifier 60 so that that the difference between the output signals is formed. This first gives the measured value of the Neutron detector 3 without the falsifying influence of the measuring lines, which with the help of the compensation line 41 is balanced. On the other hand, there are the modulated voltages of the operational amplifiers 48 and 49 due to the connection of the variable resistors 52 and 53 in phase opposition to one another. This results in the Example of the influence of a possibly decreasing insulation resistance 37 of the emitter line 40 as Dositive variable, that of the insulation resistance 38 of the compensation line 41 as a negative variable and the of the insulation resistance 39 as a scalar sum of the positive and negative quantities, these as Variables serving the error signal still each time the useful signal, that is to say those characteristic of the neutron flow DC voltage magnitude are superimposed. With the help of a high-pass filter that the capacitor

19 mit seinem Kapazitätswert von 1 Mikrofarad gegenüber einem Ableitwiderstand 62 von 10 Kiloohm19 with its capacitance value of 1 microfarad against a bleeder resistance 62 of 10 kiloohms

ίο bildet, wird die resultierende modulierte Spannung vom Nutzsignal getrennt und im Gleichrichter 20 gleichgerichtet Der nachgeschaltete Tiefpaß 63 mit einem Widerstand 64 von 100 Kiloohm und einem Kondensator 65 von 10 Mikrofarad, dem ein Ableitwiderstand 66ίο forms, the resulting modulated voltage is dated Useful signal separated and rectified in the rectifier 20 The downstream low-pass filter 63 with a Resistor 64 of 100 kiloohms and a capacitor 65 of 10 microfarads, to which a bleeder resistor 66

ij von 820 Kiloohm parallel geschaltet ist, vermeidet durch Glättung des gleichgerichteten Signals, daß etwa eineij of 820 kiloohms is connected in parallel, avoids through Smoothing the rectified signal that about one

schnelle Änderung des Nutzsignals als Fehlersignal mißdeutet werden könnte.rapid change in the useful signal could be misinterpreted as an error signal.

Der Tiefpaß 63 speist einen Impedanzwandler 68.The low-pass filter 63 feeds an impedance converter 68.

»ο Von diesem wird das Fehlersignal zu einem Meßbereichsschalter 69 geliefert, der in der Überwachungseinheit 10' sitzt und die Messung der Spannung des Fehlersignals durch ein Voltmeter 70 einer Meßeinrichtung 71 in drei Meßbereichen ermöglicht. Die»Ο From this the error signal becomes a measuring range switch 69 supplied, which sits in the monitoring unit 10 'and the measurement of the voltage of the Error signal made possible by a voltmeter 70 of a measuring device 71 in three measuring ranges. the

ϊ₃ Meßbereiche sind durch Vorwiderstände 73, 74 und 75 mit 25,10 und 5 Kiloohm auf 0 bis 1, 0 bis 10 und 0 bisϊ ₃ measuring ranges are through series resistors 73, 74 and 75 with 25, 10 and 5 kilo ohms to 0 to 1, 0 to 10 and 0 to

20 V eingerichtet20 V set up

Die Meßeinrichtung 71 enthält noch ein zweites Voltmeter 77. Mit diesem kann das Nutzsignal, also eine dem Neutronenfluß entsprechende Spannung, gemessen werden. Ein diesem Voltmeter zugeordneter Schalter 78, der in der Überwachungseinheit 10' sitzt, gestattet es, die Polarität des Voltmeters 77 in bezug auf den Ausgang des Differenzverstärkers 60 umzukehren.The measuring device 71 also contains a second voltmeter 77. With this, the useful signal, so a voltage corresponding to the neutron flux. One associated with this voltmeter Switch 78, which sits in the monitoring unit 10 ', allows the polarity of the voltmeter 77 with respect to reverse the output of differential amplifier 60.

Vom Impedanzwandler 68 gelangt das Fehlersignal nicht nur zum Meßbereichsschalter 69, sondern gleichzeitig zum Grenzwertmelder 18. Dieser umfaßt einen Komparator 80, der über zwei Widerstände 81 und 82 mit je 10 Kiloohm angeschlossen ist, zwischen denen eine Zenerdiode 83 und ein Kondensator 84 mit 10 Mikrofarad nach Masse gelegt sind. Der Komparator 80 ist ferner über ein Potentiometer 85 von fünf Kiloohm und einen Festwiderstand 86 von zehn Kiloohm mit dem einen Pol der Ausgangsleitung 15 verbunden. Dabei ist vor einem Widerstand 87 von einem Kiloohm noch die Parallelschaltung einer Zenerdiode 88 und eines Kondensators 89 von 0,68 Mikrofarad nach Masse vorgesehen. Der andere Pol der Ausgangsleitung 15 wird ebenfalls über einen Widerstand 90 von einem Kiloohm hinter der gegen Masse führenden Parallelschaltung einer Zenerdiode 91 unc eines Kondensators 92 von 0,68 Mikrofarad gespeist.From the impedance converter 68, the error signal not only reaches the measuring range switch 69, but also at the same time as the limit value indicator 18. This comprises a comparator 80 which, via two resistors 81 and 82 with 10 kiloohms each is connected, between which a Zener diode 83 and a capacitor 84 with 10 microfarads are placed after mass. The comparator 80 is also via a potentiometer 85 of five Kiloohm and a fixed resistor 86 of ten kiloohm with one pole of the output line 15 connected. In this case, there is a parallel circuit in front of a resistor 87 of one kiloohm Zener diode 88 and a capacitor 89 of 0.68 microfarads are provided to ground. The other pole of Output line 15 is also through a resistor 90 of one kiloohm behind that to ground leading parallel connection of a Zener diode 91 and a capacitor 92 of 0.68 microfarads.

Eine dem Komparator 80 nachgeschaltete Leistungs stufe 94 speist je nach der Höhe des Fehlersignal entweder eine rote Warnlampe 95 oder eine grüm Kontrollampe 96, die das Arbeiten der Überwachungs einrichtung 10' anzeigt Außer dieser optischen Anzeig kann an die Leitung 15 ein Geber für ein akustische Warnsignal oder auch ein Schalter angeschlosse werden, der bei einem zu hohen Fehlersignal, also einer zu niedrigen Isolationswiderstand des Neutronendetet tors 3, die Verwettung des Nutzsignals automatisc unterbindetA power stage 94 connected downstream of the comparator 80 feeds depending on the level of the error signal either a red warning lamp 95 or a green control lamp 96 that the monitoring function is working device 10 'displays In addition to this optical display, a transmitter for an acoustic Warning signal or a switch can be connected, which in the event of an error signal that is too high, i.e. a Insulation resistance of the neutron detector 3 is too low, the useful signal is automatically bet prevents

In Fig.4 ist in eimern rechtwinkligen Koordinaten; stern der Zusammenhang zwischen der Ausgangsspai nung des Stromverstärkers 8 und dem lsolationswide stand (37,38,39) des Neutronendetektors 3 vereinfach dargestellt, indem auf der Abszisse das FehlersignalIn Figure 4 is in buckets at right-angled coordinates; star is the relationship between the output voltage of the current amplifier 8 and the insulation-wide stand (37,38,39) of the neutron detector 3 simplified represented by the error signal on the abscissa

der Leitung 15 über der als Zeitachse verwendeten Ordinate aufgetragen ist. Dabei ist für jeweils eine Periode der Modulationsspannung bei gleichem Neutronenfluß der Isolationswiderstand in drei Stufen (10¹² bis 10⁷ Ohm, 10⁵ Ohm; 0 Ohm) variiert. Man erkennt daran, daß bis zu einem Isolationswiderstand von 10⁷ Ohm das Nutzsignal praktisch unverfälscht wiedergegeben wird, während bei 10⁵ Ohm eine eindeutigethe line 15 is plotted over the ordinate used as the time axis. ^{The insulation resistance is varied in three stages (10 12} to 10 ⁷ ohms, 10 ⁵ ohms; 0 ohms) for one period of the modulation voltage in each case with the same neutron flux. It can be seen that up to an insulation resistance of 10 ⁷ ohms the useful signal is reproduced practically unadulterated, while at 10 ⁵ ohms a clear one

Feststellung der Fehlerhaftigkeit möglich ist, ohne daß der für das Nutzsignal kennzeichnende Gleichspannungswert (Mittelwert) völlig unbrauchbar wird. Die Rechteckkurve für den Nullwert des Isolationswider Standes ist ein rechnerischer (theoretischer) Grenzwert der die Überwachungsmöglichkeit mit Hilfe de erfindungsgemäßen Wechselspannungsmodulation kla erkennen läßt.It is possible to determine the defectiveness without the direct voltage value characteristic of the useful signal (Mean value) becomes completely unusable. The rectangular curve for the zero value of the insulation resistor The status is a computational (theoretical) limit value of the monitoring possibility with the help of de AC voltage modulation according to the invention can be seen kla.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

70i70i

Claims

Current amplifier assigned so that the difference claims:

1. Neutron measuring device with a neutron detector, the signals of which are fed to a current amplifier via a cable, and with a limit value indicator controlled by the current amplifier as a monitoring device, characterized in that the current amplifier (8; 8a to % f) is connected to an AC voltage source (17; 45) is that the offset voltage of the current amplifier (8) superimposed an alternating voltage, and that the output of the current amplifier (8) the limit indicator (18; 18a to 18 /} feeds through a filter (19, 62), the for signals with the frequency of '5 superimposed alternating voltage is permeable.

2. Neutron measuring device according to claim 1, characterized in that the superimposed alternating voltage is sinusoidal with a frequency between 10 and 100 Hz.

3. Neutron measuring device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the limit indicator (18; 18a to 18 /? a rectifier (20) for the filter (19, 62) AC voltage supplied is connected upstream.

4. Neutron measuring device according to one of claims 1, 2 or 3, the neutron detector has an emitter line and a compensation line, to which two current amplifiers are assigned are that the difference between the output signals is formed, characterized in that the offset voltages the two current amplifiers (48, 49) superimposed alternating voltages are in phase opposition.