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Verfahren zur Lokalisierung von Gebieten mit erhöhter Temperatur
in einem Spannbetonbehälter Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Lokalisierung von Gebieten mit erhöhter Temperatur in einem Spannbetonbehälter,
der mit einem Fluid hoher Temperatur beaufschlagte Ausnehmungen mit einer Auskleidung
aufweist, die zur heißen Seite hin mit einer thermischen Isolierung ausgestattet
ist, und bei dem die auf den
Spannbeton übergehende wärme von einem
Kühirohrsystem abgeführt wird.
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Derartige Spannbetonbehälter finden vornehmlich im Eernreaktorbau
Verwendung, wo sie der Aufnahme des Reaktorkerns und weiterer Kühlkreislaufkomponenten
dienen. So sind beispielsweise in einem Kernkraftwerk mit gasgekühltem Hochtemperaturreaktor
und Heliumturbine der Reaktorkera, die Turbine, die wärmetauschenden Apparate sowie
die gasführenden Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Komponenten in Ausnehmungen
innerhalb des Spannbetonbehälters untergebracht. Alle Ausnehmungen sind mit einem
metallischen Liner ausgekleidet, der zur heißen Seite hin mit einer thermischen
Isolierung ausgestattet ist. Die auf die Spannbeton -behälterwandung übergehende
Wärme wird durch ein Kühlmittel abgeführt, das durch ein Kühlrohrsystem geleitet
wird. Die Kühlrohre können entweder an der Außenseite der Liner angeschweißt oder
im Spannbeton eingegossen sein.
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Tritt nun an irgendeiner Stelle der thermischen Isolierung ein Schaden
auf, so steigt die Temperatur des Kühlmittels an. Bei einer kontinuierlichen Messung
der Kühlmitteltemperatur (z.B. der eines Kühlrohres) läßt sich dadurch zwar nachweisen,
daß das Kühlmittel ein Gebiet mit erhöhter Temperatur durchlaufen hat und daß also
irgendwo in dem Wärmeschutzsystem eine Funktionsstörung vorliegen muß; es ist jedoch
nicht möglich, die etwaige Lage eines Abschnittes festzustellen, in dem die schadhafte
Stelle liegt.
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Zum Stand der Technik gehören Verfahren zum Erfassen von Leckagen
in Behältern, Rohrleitungen oder dgl., insbesondere von Leckagen des in einem Kernreaktorkreislauf
strömenden Primärfluids. So ist aus der Offenlegungsschrift 2 356 597 ein Verfahren
zur Ortung einer Leckage in einem Kernreaktor bekannt, bei dem der mit mehreren
thermischen Isolierschichten umgebene
und in einem Betonbehälter
angeordnete Reaktorbehälter fortwährend abschnittsweise mit Infrarotkameras abgetastet
wird. Diese sind innerhalb des Betonbehälters installiert. Die Isolierschichten
absorbieren das infolge einer Leckage aus dem Reaktorbehälter austretende heiße
Fluid-, und die mit dem Fluid imprägnierte Stelle wirkt im wesentlichen wie ein
Schwarzer Strahler, so daß sie leicht mit einer der Abtastkameraa geortet werden
kann. Dieses Verfahren setzt voraus, daß um das zu überwachende Bauteil herum genügend
Raum vorhanden ist, um mehrere Kameras montieren zu können, die zudem noch schwenkbar
sein müssen.
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Zur Erfassung von schadhaften Stellen in einem Wärmescllutzsystem,
das auf dem verkleideten Liner angebracht ist, läßt sich das bekannte Verfahren
nicht verwenden.
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In der Offenlegungsschrift 2 263 725 wird eine Anordnung zum Nachweisen
von anomalen Betriebszuständen wie Undichtigkeiten oder Leckstellen in Rohrleitungen
beschrieben, mit deren Hilfe diejenigen Abschnitte, in denen beispielsweise Leckstellen
vorhanden sind, lokalisiert werden können. Die Anordnung arbeitet mit einem bewegbaren
Teil (z.B. einer Kugel), das sich gleichmässig und mit der gleichen Geschwindigkeit
wie das Strömungsmittel durch die Rohrleitung bewegt, und mit mehreren Meßfühlern,
durch die die Rohrleitung in bestimmte Abschnitte aufgeteilt wird. Gemessen wird
die Zeit, die das bewegbare Teil zum Durchlaufen eines Rohrleitungsabschnitts benötigt,
und wenn diese Zeit gegenüber einer normalen Bezugsdurchlaufzeit vergrößert ist,
so ist dies ein Kriterium dafür, daß in diesem Abschnitt ein anomaler Betriebszustand
herrscht. Die Anwendbarkeit dieser bekannten Anordnung ist auf Rohrleitungen beschränkt;
d.h. zur Überwachung eines Wärmeschutzsystems, wie es in dem eingangs beschriebenen
Spannbetonbehälter vorgesehen ist, ist die Anordnung völlig ungeeignet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Lokalisierung
von Gebieten mit erhöhter Temperatur in einem Spannbetonbehälter mit einem aus einer
thermischen Isolierung und einem Kühlrohrsystem bestehenden Wärmeschutzsystem anzugeben,
das es gestattet, mit wenig Aufwand die etwaige Lage von in dem Wärmeschutzsystem
vorhandenen schadhaften Stellen zu ermitteln.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre
mittels in dem Kühlrohrsystem eingebauter Absperrorgane zeitlich nacheinander streckenweise
so abgesperrt werden, daß die Strömung des in dem jeweiligen Streckenabschnitt fließenden
Kühlmittels stark gedrosselt wird bzw. zum Stillstand kommt, daß jeweils nach Wiederöffnung
eines Absperrorgans die Temperatur und Geschwindigkeit des Kühlmittels gemessen
und registriert werden und daß aus den registrierten Meßwerten die Stellen erhöhter
Temperatur in dem Spannbetonbehälter ermittelt werden.
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Sind in dem Teil der Spannbetonbehälterwandung, der die Ausnehmungen
umgibt, Regionen mit erhöhter Temperatur vorhanden, so wird sich das in den Kühlrohren
befindliche Kühlmittel in diesen Regionen stärker aufheizen als in den übrigen Gebieten.
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Werden nun die Kühlrohre abschnittsweise nacheinander abgesperrt,
und wird nach einem bestimmten Zeitraum der Durchgang jeweils wieder freigegeben,
so kann aus den im Bereich der Absperrorgane gemessenen Temperatur und Geschwindigkeitswerten
ermittelt werden, in welchem der überprüften Abschnitte sich eine "heiße Stelle"
im Spannbeton befindet. Die Lokalisierung der "heißen Stelle" erleichtert die Analysierung
des Umstandes, der zu der Temperaturerhöhung in der betreffenden Region geführt
hat, und ermöglicht ein gezieltes Vorgehen zur Beseitigung der aufgetretenen Mängel,
beispielsweise in der thermischen Isolierung des Wärmeschutzsystems.
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Die Erfindung kann in allen Anlagen eingesetzt werden, die einen Spannbetonbehälter
mit gekühlten Linern oder mit im Spannbeton eingegossenen Kühlrohren aufweisen.
Ihre Anwendung macht es möglich, auf indirekte Weise die Temperatur der "heißen
Stelle", also der Region mit gegenüber den übrigen Gebieten erhöhter Temperatur,
zu ermitteln. Eine Messung der Geschwindigkeit des Kühlmittels kann entfallen, wenn
die Geschwindigkeit auf andere Weise ermittelt werden kann.
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Die Dauer der Abschaltphase, d.h. des Zeitraums, in dem die Kühlrohrabschnitte
abgesperrt sind, richtet sich nach den örtlichen Gegebenheiten; sie wird - ebenso
wie die Kühlmittelgeschwindigkeit - nach Lage und Geometrie der Kühlmittelgeschwindigkeit
festgelegt.
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Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
kann so aufgebaut sein, daß die im Bereich jedes Absperr organs vorgesehene Temperatur
und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung jeweils an einen gemeinsamen Verstärker angeschlossen
sind, der seinerseits mit einem Registriergerät verbunden ist.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der genannten Anordnung schematisch dargestellt.
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Die Figur zeigt in perspektivischer Sicht das Teilstück eines horizontal
angeordneten Kühlrohrsystems mit den erforderlichen Einrichtungen. Die Erfindung
läßt sich jedoch ebenso gut auf jedes beliebig angeordnete Kühlrohrsystem anwenden,z.B.
also auch auf ein System mit vertikal verlegten Kühlrohren.
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In der Figur ist ein Kühlrohr 1 zu erkennen, das von einem Kühlmittel
durchströmt wird. Dieses tritt bei dem Pfeil 2 in das Kühlrohr 1 ein und verläßt
dieses wieder bei Pfeil 3. Durch ein in dem Kühlrohr 1 installiertes Absperrorgan
4 kann der in der Figur dargestellte Abschnitt des Kühlrohres 1 abgesperrt werden,
wobei sich der Kühlmittelstrom bis zum Stillstand drosseln läßt.
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In dem Kühlrohr 1 sind ferner eine Temperaturmeßeinrichtung 5 und
eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 6 angeordnet. Beide
Einrichtungen
sind an einen Verstärker 7 angeschlossen, der mit einem Registriergerät 8 in Verbindung
steht. Das Registriergerbt 8 liefert einen Registrierstreifen 9, auf dem die von
den Meßeinrichtungen 5 und 6 aufgenommenen Werte in Form zweier Kurven, der Geschwindigkeitskurve
10 und der Temperaturkurve 11, graphisch dargestellt sind.
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Das Kühlrohr 1 ist in Spannbeton eingebettet, aus dem die Wandung
12 eines (nicht dargestellten) Spannbetonbehälters hergestellt ist. Die Wandung
12 umgibt eine Kaverne 13, in der beispielsweise ein (nicht dargestellter) Hochtemperaturreaktor
installiert sein kann. Die Kaverne 13 ist mit einem Liner 14 aus Stahl ausgekleidet,
der zur heißen Seite hin mit einer thermischen Isolierung 15 versehen ist.
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Wird die thermische Isolierung 15 an einer Stelle beschädigt, so erhöht
sich die Linertemperatur an der Schadstelle gegenüber dem Wert t1 der unbeschädigten
Region auf den Wert t2; es ist also t2 r tl' Um diese Region mit der erhöhten Temperatur
zu lokalisieren, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Betätigung des
Absperrorgans 4 die Strömung des in dem Kühlrohr 1 fließenden Kühlnittels so weit
gedrosselt, daß das Kühlmittel zum Stillstand kommt. In der Region mit der Temperatur
t2 heizt sich das Kühlmittel mehr auf als in der übrigen Strecke. Nach einer bestimmten
Absperrdauer wird das Absperrorgan 4 wieder geöffnet; gleichzeitig werden die Temperaturmeßeinrichtung
4 und die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 5 eingeschaltet. Über den Verstärker 7
werden die Meßwerte an das Registriergerät 8 gegeben, in dem sie auf dem Registrierstreifen
11 aufgezeichnet werden.
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Wie aus dem dargestellten Registrierstreifen ersichtlich, kann (bei
entsprechender Zuordnung der aufgezeichneten Kurven zur Länge des mit dem Absperrorgan
abgesperrten Kühlrohrabschnitts) direkt von dem Streifen abgelesen werden, an welcher
Stelle des Kühlrohres 1 sich die Region mit der erhöhten Temperatur t2 befindet.