DE2511474B2

DE2511474B2 - Einrichtung zur Messung der Konzentration des im Primärkühlwasser eines Druckwasserreaktors gelösten Neutronenabsorptionsmittels

Info

Publication number: DE2511474B2
Application number: DE2511474A
Authority: DE
Inventors: Joseph Edward Glastonbury Kowles; Glen Elwin South Windsor Schukei
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1975-03-15
Publication date: 1978-09-14
Also published as: GB1462544A; US3898467A; JPS5425999B2; DE2511474A1; JPS50129095A; DE2511474C3; CA1016673A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der Konzentration des im Primärkühlwasser eines Druckwasserreaktors gelösten Neutronenabsorptionsmittels; diese Einrichtung besteht aus einem Meßbehälter mit einer Neutronenquelle und Neutronendetektoren sowie aus einer Auswertungsvorrichtung zur Konzentrationsbestimmung mit Hilfe von aus dem Meßbehälter an die Auswertungsvorrichtung abgegebenen Meßsignalen; der Meßbehälter enthält eine Probe des Primärkühlwassers, das zwischen der Neutronenquelle und den Neutronendetektoren vorhanden ist, und als Meßsignale werden die Zählraten der Neutronendetektoren benutzt. Eine solche Meßeinrichtung ist aus der US-PS 35 78 562 bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Konzentration des Neutronenabsorptionsmittels auch dann exakt zu ermitteln, wenn die Temperatur bei der Messung von der Temperatur einer vorangegangenen Eichmessung abweicht.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Meßbehälter eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur des in ihm enthaltenen Primärkühlwassers aufweist, daß das Temperaturmeßsignal zusätzlich als Meßsignal dient und daß zu dem allein aus den Neutronenzählraten bestimmten Konzentrationswert Cb in der Auswertungsvorrichtung eine Korrektur AC addiert wird, die von der Temperaturdifferenz Δ Τ— Τ— To zwischen dem gemessenen Wert T und einem Bezugswert To nach der Formel

AC= AT[K^+K₂- C₀)

abhängt, wobei die Konstanten K\ und K₂ aus einer Eichmessung folgen. Bei der Erfindung wird die Konzentration des Neutronenabsorptionsmittels auch dann exakt ermittelt, wenn die Temperatur schwankt. Es ist nicht notwendig die Temperatur der Probe konstant zu halten, wie dies bei bekannten Einrichtungen nötig war.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine perspektivische, teilweise geschniitene Ansicht des Meßbehälters,

F i g. 2 zeigt ein Schema der gesamten Einrichtung,
ίο Fig.3 zeigt mehrere Kennlinien, die die lineare Abhängigkeit der Korrektur AC von der Temperatur der Probe darstellen.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Korrektur AC des gemessenen Konzentrationswertes C₀ eine lineare Funktion gemäß der Gleichung

AC= KiAT+ K₂A TC₀

ist; A T ist die Abweichung der Temperatur gegenüber einer vorher gewählten Eichtemperatur 7o, Co entspricht der nicht korrigierten Konzentration, und K\ und K₂ sind geeignete Konstanten, die für das spezielle Neutronenabsorptionsmittel und den benutzten Meßbehälter bestimmt werden. Die F i g. 3 zeigt eine Anzahl von Kennlinien für verschiedene Konzentrationen des aus Bor bestehenden Neutronenabsorptionsmittels für den hier beschriebenen Meßbehälter.

Die F i g. 1 stellt Einzelheiten des Meßbehälter 10 dar. In einem Gehäuse 32, das mit einer Strahlungsabschirmung 33 aus Zement oder Paraffin ausgekleidet ist, befindet sich ein Metallzylinder 34, dessen Enden durch die Endplatten 36 und 38 abgeschlossen sind. Zwischen den Endplatten 36 und 38 und mit ihnen z. B. durch Schweißung verbunden befinden sich die Rohre 40, 42, 44,46 und 48. Das mittlere Rohr 40 tritt durch die obere Endplatte 36 aus und durch den oberen Abschluß des Gehäuses 32 hindurch, wo es durch eine abnehmbare Kappe 40' verschlossen ist. Im mittleren Rohr 40 befindet sich, von Abstandsgliedern 52 und 54 getragen, eine Neutronenquelle 50. Die Abstandsglieder 52 und 54 können z. B. aus Bakelit hergestellt sein. Die Rohre 42, 44,46 und 48 sind geometrisch im gleichen Abstand von dem mittleren Rohr 40, das die Neutronenquelle enthält, angeordnet. In diesen Rohren sind Neutronendetektoren 56, 58, 60 und 62 angeordnet, von denen aber nur zwei in F i g. 1 gezeigt sind. Die Kabel 64,66,68 und 70 verbinden die ihnen zugeordneten Detektoren 56,58,60 und 62 durch das Gehäuse 32 hindurch mit einem Impulsverstärker 84.

Das Primärkühlwasser wird durch eine Eingangsieiso tung 12 und eine Ausgangsleitung 14 dem Meßbehälter 10 zu- bzw. von ihm abgeführt. Die Leitung 12 setzt sich mit ihrem Ende 72 durch die obere Endplatte des Zylinders 34 hindurch fort und endet mit dem unteren Ende 74 in einem gewissen Abstand oberhalb der unteren Endplatte 38. Die Ausgangsleitung 14 steht durch einen Stutzen 76 mit der oberen Endplatte 36 und mit dem Inneren des Metallzylinders 34 in Verbindung. Durch diese Anordnung zieht die Ausgangsleitung 14 Flüssigkeit vom oberen Ende des Zylinders 34 ab,

ω während die Eingangsleitung 12 Flüssigkeit in der Nähe des Bodens des Zylinders 34 zuführt. Dadurch wird sichergestellt, daß im Zylinder 34 immer Flüssigkeit vorhanden ist "und daß immer eine angemessene Mischung der Flüssigkeiten im Inneren des Behälters

b3 erfolgt. Im Boden des Zylinders 34 kann ein Ablaßstopfen vorgesehen sein, der nicht dargestellt ist. Eine Temperätursonde 57, z. B. ein Thermoelement, mit den Leitungen 59 und 61 ist innerhalb des Metallzylin-

ders 34 angeordnet

F i g. 2 zeigt, daß die I eitungen 59 und 61 über einen Verstärker 63 und die Leitung 65 ebenso wie der Ausgang des Verstärkers 84 zu einem Umformer 18 führen. Die Verstärker 63 und 84 sowie der mit ihnen verbundene Umformer 18 bilden die Auswertungsvorrichtung. Eine vom Netz 78 gespeiste Stromversorgung 80 liefert die Hochspannung für die Neutronendetektoren, während der Umformer 18 durch eine Gleichspannungsversorgung 82 versorgt wird. Der Umformer 18 enthält einen Diskriminator mit Impulsformer 96, einen Impulsgleichstrom-Umsetzer 98, eine Glattungsschaltung 100 für die entstehende Kurve, eine Temperaturkompensationsschaltung 67 und einen Bereichswähler 102. Die Temperaturkompensationsschaltung 67 enthält einen Vergleicher 22, einen Multiplizierer 24 und Addierer 86 und 88.

Die Einrichtung nach der Erfindung wird wie folgt betrieben: Aus dem Primärkreis eines Druckwasserreaktors wird über die Leitung 12 ständig eine Probe entnommen, so daß der Meßbehälter 10 ständig von der Flüssigkeit durchströmt wird. Eine bekannte Neutronenquelle 50, z. B. eine Plutonium/Berylliumquelle, befindet sich zentral innerhalb des Rohres 40 des Metallzylinders 34 und sendet Neutronen aus, die, wenn sie nicht durch das Neutronenabsorptionsmittel in der Kühlflüssigkeit absorbiert werden, durch die vier Neutronendetektoren 56, 58, 60 und 62 nachgewiesen werden können. Die Detektoren selbst geben elektrische Signale über die Kabel 64,66,68 und 70 ab.

Wie oben erwähnt, enthält das Primärkühlwasser, das den Meßbehälter 10 durchströmt, ein Neutronenabsorp tionsmittel (z. B. Bor in der Form von Borsäure), um innerhalb des Reaktors Neutronen zu absorbieren und dadurch die Reaktivität zu steuern. Man kann nun die Neutronenzählrate der Detektoren, die bei gegebener Konzentration eines bestimmten Neutronenabsorptionsmittels zu erwarten ist, messen. Auf diese Weise erhält man die Kennlinie der Absorption über einen Bereich von Konzentrationen eines bestimmten Absorptionsmittels bei einer bestimmten Neutronenquelle. Aus der Zählrate kann also die Konzentration bestimmt werden, wenn man die Zählrate mit der Kennlinie vergleicht. Bei der vorliegenden Erfindung liefert der Umformer 18 ein unkorrigiertes Konzentrationssignal C₀ aus den Zählraten der Detektoren 56, 58, 60 und 62, welches dann so korrigiert wird, daß die Abweichungen, die durch Temperatureffekte entstanden sind, gerade kompensiert werden.

Im einzelnen arbeitet der Umformer 18 wie folgt: Über die Leitungen 64, 66, 68 und 70 gelangen die Zählraten zu dem Impulsverstärker 84, der die Signale kombiniert und verstärkt. Das resultierende Signal gelangt über den Diskriminator und Impulsformer 96, den Impulsgleichstrom-Umsetzer 98 zur Glättungsschaltung 100 für die Kurve, so daß es in ein der Konzentration des Neutronenabsorptionsmittels proportionales Signal Co umgeformt wird. Gleichzeitig wird

ίο die Temperatur des Primärkühlwassers, das den Meßbehälter 10 durchströmt, durch eine geeignete Temperatursonde, z. B. ein Thermoelement oder einen Thermistor, überwacht Über Leitungen ist die Temperatursonde 57 mit dem Verstärker 63 verbunden. Das verstärkte Signal T wird dann über die Leitung 65 der Temperaturkompensationsschaltung 67 zugeführt. Zunächst wird in der Kompensationsschaltung ein Eichsignal T₀ für die Temperatur mit Hilfe der regelbaren Spannungsquelle 20 erzeugt. Dieses Eichsignal 7b wird dann mit dem Temperatursignal Tin dem Vergleicher 22 verglichen. Es resultiert das Temperaturdifferenzsignal K\ ■ AT. K\ ist — ebenso wie K₂- eine geeignete Verstärkerkonstante, die für ein bestimmtes Neutronenabsorptionsmittel und einen bestimmten Meßbehälter gilt Sie kann durch Einstellung von Widerständen im Vergleicher 22 in bekannter Weise festgelegt werden. Das Temperaturdifferenzsignal K\ ■ ΔΤ wird dann durch einen Multiplizierer 24 bekannter Bauart mit dem nicht korrigierten Konzen-

i'j trationssignal Co für das Neutronenabsorptionsmittel multipliziert. Das resultierende Signal ist proportional dem Wert K₂- ΔΤ- C₀. Die Signale, die dem Wert K\ ■ ΔΤ und K₂ ■ ΔT■ C₀ entsprechen, werden dem Addierer 86 zugeführt. Dort wird das Summensignal

K, ·ΔΤ+Κ₂ΔΤ- C₀

gebildet, das als Temperaturkompensationssignal Δ C zu dem nicht korrigierten Signal Co für die Konzentration des Neutronenabsorptionsmittels addiert werden muß.

•10 Dies geschieht im Addierer 88, der also das korrigierte Signal für die Konzentration des Neutronenabsorptionsmittels liefert.

Da das Primärkühlwasser den Meßbehälter 10 ständig durchströmt, erfolgt eine ständige Anzeige der Konzentration des Neutronenabsorptionsmittels. Mit diesem Signal kann also eine laufende Überwachung und Steuerung der Absorberkonzentration durchgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zur Messung der Konzentration des im Primärkühlwasser eines Druckwasserreaktors gelösten Neutronenabsorptionsmittels, die aus einem Meßbehälter mit einer Neutronenquelle und Neutronendetektoren sowie aus einer Auswertungsvorrichtung zur Konzentrationsbestimmung mit Hilfe von aus dem Meßbehälter an die Auswertungsvorrichtung abgegebenen Meßsignalen besteht, wobei der Meßbehälter eine Probe des Primärkühlwassers zwischen der Neutronenquelle und den Neutronendetektoren aufweist und wobei als Meßsignale die Zählraten der Neutronendetektoren dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbehälter eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur des in ihm enthaltenen Primärkühiwassers aufweist, daß das Temperaturmeßsignal zusätzlich als Meßsignal dient und daß zu dem allein aus den Neutronenzählraten bestimmten Konzentrationswert C₀ in der Auswertungsvorrichtung eine Korrektur A C addiert wird, die von der Temperaturdifferenz AT=T-To zwischen dem gemessenen Wert Tund einem Bezugswert To nach der Formel

Δ€=ΔΊ{Κι+ K₂- C)

abhängt, wobei die Konstanten K\ und K₂ aus einer Eichmessung folgen.