DE2543502A1

DE2543502A1 - PROCEDURE FOR DETERMINING A LEAK IN FUEL CARTRIDGES OF A REACTOR AS WELL AS ARRANGEMENT FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE

Info

Publication number: DE2543502A1
Application number: DE19752543502
Authority: DE
Inventors: Roland Deleryd; Antti Suvanto; Stig Welen
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1974-10-11
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1976-09-30
Also published as: FI66258B; FI752806A; IT1047427B; ATA771175A; FR2287752A1; SE7412827L; SE396497B; CH590540A5; JPS5164194A; DE2543502C2; DK458675A; FR2287752B1; AT346983B; FI66258C; JPS5822996B2

Description

Rechts- und Patentanwalt Dr.-Ing. JoachimBoecker Frankfurt/fein, den 26. 9. 1975 Lawyer and patent attorney Dr.-Ing. JoachimBoecker Frankfurt / fein, September 26th, 1975

Si Βοβ/ΡΓΒ 20.016 PSi Βοβ / ΡΓΒ 20.016 P

Aktiebolaget ASEA-ATOM Västeras/SchwedenAktiebolaget ASEA-ATOM Västeras / Sweden

Verfahren zur Feststellung eines Lecks an Brennstoffkassetten eines Reaktors nebst Anordnung zur Durchführung des VerfahrensMethod of detecting a leak in fuel assemblies a reactor together with an arrangement for carrying out the process

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art zur Feststellung eines Lecks an Brennstoffkassetten in Kernreaktoren. Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 3 762 993 bekannt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method of the type described in the preamble of claim 1 for detection of a leak in fuel assemblies in nuclear reactors. Such a process is known from US Pat. No. 3,762,993. The invention also relates to an arrangement for carrying out the method.

Beim Suchen eines Lecks in einer Brennstoffkassette mit einer solchen Anordnung wird in der Weise verfahren, daß der Kühlwasserfluß für die Brennstoffkassetten, die auf eine Undichtigkeit untersucht werden sollen, gestoppt wird. Für die Kassette(n), die eventuell Kapseiungsschaden haben, entsteht dann eine Anreicherung von Fissionsprodukten in dem eingeschlossenen Wasser, und der Kapselungsschaden kann dadurch nachgewiesen werden, daß an Wasserproben von den verschiedenen Brennstoffkassetten eine Aktivitätsuntersuchung vorgenommen wird. Normalerweise müssen V/asserproben von sämtlichen Brennst of fkassetten an ein besonderes Laboratorium geschickt werden, was die Untersuchung sehr zeitraubend macht.When looking for a leak in a fuel assembly with a Such an arrangement is done in such a way that the cooling water flow for the fuel assemblies, which is on a leak are to be investigated. Enrichment then arises for the cassette (s) that may have encapsulation damage of fission products in the enclosed water, and the encapsulation damage can be proven that on water samples from the various fuel assemblies Activity examination is carried out. Normally, all fuel cartridges need to be sampled to a special one Laboratory, which makes the investigation very time consuming.

$09840/0261$ 09840/0261

-2- 25435Ü/-2- 25435Ü /

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art in der V/eise weiterzuentwiekeln, daß die Aktivitätsuntersuchung in relativ kurzer Zeit durchführbar ist.The present invention is based on the object To further develop the method of the type mentioned at the beginning, that the activity study can be carried out in a relatively short time.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.A method of the type mentioned at the outset is used to solve this problem Art proposed that according to the invention in the characterizing Part of claim 1 has mentioned features.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 genannten Merkmale gekennzeichnet.An arrangement for carrying out the method is according to the invention by those mentioned in the characterizing part of claim 2 Features marked.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Durchführungsanordnung nach der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen genannt.Advantageous further developments of the lead-through arrangement according to the invention are mentioned in the remaining claims.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is to be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments shown in the figures. Show it:

Fig. 1 im Vertikalschnitt den oberen Teil eines Kernreaktors, an dem die Leckuntersuchung mit einer Anordnung gemäß der Erfindung durchgeführt wird,Fig. 1 in vertical section the upper part of a Nuclear reactor on which the leak detection with an arrangement according to the invention is carried out,

Fig. 2 im Vertikalschnitt einen für die Plazierung auf dem Kerngitter vorgesehenen Teil einer Anordnung nach der Erfindung sowie ein Schaltsckema für die Ausrüstung im übrigen,2 shows, in vertical section, a part of a provided for placement on the core grid Arrangement according to the invention and a Schaltsckema for the rest of the equipment,

6Ό98 40/02 616Ό98 40/02 61

-J- 2 5 A 3 5 O ^-J- 2 5 A 3 5 O ^

Fig. 3 eine besondere Ausführung- einer Anordnung nach der Erfindung, wobei der untere Teil einer Haube dargestellt ist. Ein Detail ist in vertikalem Schnitt gezeigt.3 shows a particular embodiment of an arrangement according to the invention, wherein the lower part of a hood is shown. One detail is shown in vertical section.

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,Fig. 4 shows a cross section along the line IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine von den in Fig. 1-4 abweichende alternative Ausführung gemäß der Erfindung.5 shows an alternative embodiment according to the invention which differs from that in FIGS. 1-4.

In den Figuren bezeichnet 1 den Drucktank eines Kernreaktors, das Kerngitter des Reaktors und 3 eine Saughaube, die mit Hilfe eines an einer Arbeitsplattform 5 befestigten Teleskopgreifers 4 in gewünschter Lage auf dem Kerngitter angeordnet v/erden kann. 3in Bündel 6 aus hydraulischen und elektrischen Kabeln hängt an einem Hebeseil 7 und bildet eine Verbindung zwischen der Saughs.ube 3 und mehreren zur Anordnung gehörenden Schalt schränken 3. Über dem Reaktorbehälter befindet sich eine strahlungsschutzende Wassermenge 61.In the figures, 1 denotes the pressure tank of a nuclear reactor, the core grid of the reactor and 3 a suction hood, which with the help a telescopic gripper 4 attached to a work platform 5 can be arranged in the desired position on the core grid. 3 in bundle 6 of hydraulic and electrical cables is attached a lifting rope 7 and forms a connection between the suction tube 3 and several control cabinets belonging to the arrangement 3. There is a radiation protection end above the reactor vessel Amount of water 61.

Die in Fig. 2 gezeigte Saughaube 3 enthält vier Haubeneinheiten 9, die es gestatten, gleichzeitig an vier in demselben Kerngitterfeld angeordneten Brennstoffkassetten nach einem Leck zu suchen. Zu jeder dieser Haubeneinheiten 9 gehört eine druckluftbetätigte Greifeinheit 10, die jeweils an ein Kebeorgan 11 angeschlossen ist, das aus einem auf der Saughaube befestigtenThe suction hood 3 shown in Fig. 2 contains four hood units 9, which allow it to work simultaneously on four in the same core grid field arranged fuel assemblies to look for a leak. Each of these hood units 9 has a compressed air operated one Gripping unit 10, each of which is connected to a Kebeorgan 11, which is attached to a suction hood from a

609840/0261 - 4 -609840/0261 - 4 -

druckluft"betätigten Hebezylinder 12 mit einer hohlen, durchgehenden Hebe stange 13 besteht. Koaxial und zentral im Verhältnis zur Hebestange 13 befindet sich, eine Betätigungsstange 14 für die Greifeinheit 10. Die Betätigungsstange 14 wird durch einen Druckluftzylinder 15 betätigt. Die Stangen 13 und 14 sind an ihren oberen Enden mit elektrischen Lageanzeigern 16 bzw. 17 versehen. 18 ist eine Hebeöse für den Teleskopgreifer 4. Die gestrichelte Linie 19 in Fig. 2 zeigt die Oberkante einer Brennstoffkassette in der Ausgangslage, während 20 eine Brennstoffkassette in Prüfstellung zeigt. Ein Dichtungsring liegt zwischen zwei Flanschen 21 und 23 und dichtet mit seiner Innenkante an der Haube der Brennstoffkassette 20 ab. Die Haube 3 steht mit Lenkfüßen 37 auf dem Kerngitter.compressed air "actuated lifting cylinder 12 with a hollow, continuous Lifting rod 13 is made. An actuating rod 14 is located coaxially and centrally in relation to the lifting rod 13 for the gripping unit 10. The operating rod 14 is through a compressed air cylinder 15 is actuated. The rods 13 and 14 are at their upper ends with electrical position indicators 16 and 17 respectively. 18 is a lifting eye for the telescopic gripper 4. The dashed line 19 in FIG. 2 shows the upper edge a fuel assembly in the starting position, while 20 a Shows fuel assembly in test position. A sealing ring lies between two flanges 21 and 23 and seals with his Inner edge on the hood of the fuel assembly 20. The hood 3 stands with steering feet 37 on the core grid.

In den Figuren 3-5 sind entsprechende Konstruktionsteile mit dengleichen Bezugszeichen versehen wie in den Figuren 1 undIn FIGS. 3-5, corresponding structural parts are provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 and

Die Haube 3 ist mit einem Flansch 24 und einem gegen diesen dichtenden Deckel 25 versehen. Der Deckel 25 hat eine Öffnung 26, an die ein Schlauch 27 angeschlossen ist. Die Öffnung 26 steht in Verbindung mit dem von einer Haubeneinheit 9 umschlossenen Raum über einen am Deckel 25 entlang laufenden, im Flansch 24 ausgebildeten horizontalen Kanal 28. Ein Mundstück 29 ist im Flansch 24 befestigt und im Verhältnis zu der Öffnung 26 im Deckel im wesentlichen koaxial angeordnet. Das Mundstück 29 ist mit einem Druckluftschlauch 30 verbunden, der über ein Ventil 32 mit der Hochdruckseite eines Druckluftkompressors 31 in Verbindung steht. Wenn das Ventil 32 geöffnet ist, wird DruckgasThe hood 3 is provided with a flange 24 and one against it sealing cover 25 is provided. The cover 25 has an opening 26 to which a hose 27 is connected. The opening 26 is in connection with the space enclosed by a hood unit 9 via a flange 24 running along the cover 25 formed horizontal channel 28. A mouthpiece 29 is fixed in the flange 24 and in relation to the opening 26 in the Lid arranged essentially coaxially. The mouthpiece 29 is connected to a compressed air hose 30, which is via a valve 32 with the high pressure side of an air compressor 31 in connection stands. When the valve 32 is open, gas is pressurized

609840/0 2 61609840/0 2 61

— 5 —- 5 -

durch, das Mundstück 29 geblasen, wobei dieses zusammen mit dem Kanal 28 und dem Schlauch 27 wie eine Mammutpumpe wirkt. Eine Mischung aus Wasser und Gas passiert den Schlauch 27, und V/asser wird in einem Wasserabscheider 33 gesammelt, der in einem Schaltschrank 8 in der Nähe der Oberfläche des Wasserstrahlungsschutzes 61 angeordnet ist.blown by, the mouthpiece 29, this together with the Channel 28 and the hose 27 acts like a mammoth pump. A mixture of water and gas passes through hose 27, and V / ater is collected in a water separator 33, which is located in a control cabinet 8 near the surface of the water radiation protection 61 is arranged.

Vom Schlauch 27 wird Arbeitsgas mit einem eventuellen Zusatz von Fissionsgas über den Wasserabscheider 33 zu einer Meßkammer 34 und durch diese hindurch gepumpt, welche Meßkammer zur Messung der Radioaktivität des Gases dient. Danach wird das Arbeitsgas weiter zur Niederdruckseite des Kompressors 3 gepumpt, womit ein Kreislauf in einem Gaszirkulationssystem vollendet ist. Außerdem gibt es einen Anschluß für eine Probeflasche 35 zur Gasanalyse sowie einen Anschluß für eine Probeflasche 36 zur Wasseranalyse. Von der Meßkammer 34 wird das Arbeitsgas zum Kompressor 31 zurückgeführt.Working gas with a possible addition of Fission gas is pumped through the water separator 33 to a measuring chamber 34 and through this, which measuring chamber is used for the measurement the radioactivity of the gas is used. Thereafter, the working gas is pumped further to the low-pressure side of the compressor 3, whereby a cycle in a gas circulation system is completed. There is also a connection for a sample bottle 35 for Gas analysis and a connection for a sample bottle 36 for Water analysis. The working gas is returned to the compressor 31 from the measuring chamber 34.

Wie eingangs erwähnt, umfaßt das Verfahren nach der Erfindung eine an sich bekannte Wasserverdrängung durch. Einführen von Druckgas durch eine Öffnung an der Oberkante der Haube. Man kann die Haube zu diesem Zweck mit einer besonderen Öffnung versehen, jedoch, kann man auch dieselbe Öffnung wie für das nachfolgende Wasserabsaugen verwenden, was entsprechend Fig. 3 bedeutet, daß man die Öffnung 26 und den Schlauch 27 auch bei der Wasserverdrängung benutzt. Dann hat das Zweilagenventil 32 nicht die inAs mentioned at the outset, the method according to the invention comprises a per se known water displacement. Introducing Pressurized gas through an opening on the upper edge of the hood. The hood can be provided with a special opening for this purpose, However, you can also use the same opening as for the subsequent water suction, which means according to FIG. 3 that the opening 26 and the hose 27 are also used for the displacement of water. Then the two-layer valve 32 does not have the in

- 6 609-840/0261 - 6 609-840 / 0261

Fig. 2 gezeigte lage, sondern die entgegengesetzte, was "bedeutet, daß Druckgas, beispielsweise Stickstoff, von einem Druckgasbehälter 3'3 an die Haube 3 geliefert wird.Fig. 2 position shown, but the opposite, which means "that pressurized gas, such as nitrogen, from a Pressurized gas container 3'3 is delivered to the hood 3.

Dadurch, daß man eine Mammut pumpe nwi rkung erhält, wird der Kontakt zwischen Wasser und Arbeitsgas außerordentlich effektiv. Hinzu kommt, daß das Wasser während seines Transports eine erhebliche Drucksenkung erfährt, wodurch im Wasser gelöste Fissionsgase leicht abgegeben werden. Das Pumpen geschieht die ganze Zeit mit Hilfe ein und derselben, in ein geschlossenes System eingeschlossenen Arbeitsgasmenge.By getting a mammoth pump, the Extremely effective contact between water and working gas. In addition, the water during its transport a considerable The pressure drops, which means that fission gases dissolved in the water are easily given off. Pumping happens all the time with the help of one and the same amount of working gas enclosed in a closed system.

Der Erfindungsgedanke kann auch dadurch verwirklicht werden, daß man zuerst das mit Fissionsgas angereicherte Wasser von der Haube zu einem vorzugsweise über der Wasseroberfläche angeordneten und als Gaswäscher ausgeführten Sammelbehälter mit atmosphärischem Druck oder Unterdruck pumpt und danach das "Arbeitsgas", d.h. die besondere Gasmenge, mit welcher man das Fissionsgas mischen möchte, mehrere Male durch den Gaswäscher zirkulieren läßt.The idea of the invention can also be implemented by first removing the water enriched with fission gas from the hood to a collecting tank with atmospheric pressure, which is preferably arranged above the water surface and designed as a gas scrubber Pressure or vacuum pumps and then the "working gas", i.e. the special amount of gas with which one would like to mix the fission gas, circulated several times through the gas scrubber.

Eine Anordnung für ein solches Verfahren zeigt Fig. 5, in der 3 eine Brennstoffkassette in derselben lage und demselben Zustand wie die in Fig. 1 gezeigte bezeichnet, 50 einen Wasserbehälter, 51 einen Vakuumtank und 52 eine Aktivitätsmeßkammer. Ferner enthält die Anordnung zwei luftpumpen 53 und 54, eine Wasserpumpe 55 und fünf Absperrventile 56, 57, 58, 59, 60.An arrangement for such a method is shown in FIG. 5, in which 3 denotes a fuel assembly in the same position and the same state as that shown in FIG. 1, 50 a water container, 51 a vacuum tank and 52 an activity measuring chamber. The arrangement further includes two air pumps 53 and 54, a water pump 55 and five shut-off valves 56, 57, 58, 59, 60.

— 7 — 809 8 407 0.261- 7 - 809 8 407 0.261

Zuerst wird Luft mittels einer luftpumpe 53 aus dem System herausgepumpt, wobei die Ventile 56, 57, 58 geöffnet sind und das Ventil 59 geschlossen ist. Danach werden die Ventile 56, 57, 58 geschlossen, das Ventil 59 wird geöffnet und eine in einer Wasserleitung 60 liegende Kapselpumpe 55 wird in Betrieb gesetzt und füllt den überwiegenden Teil des Wasserbehälters 50 mit angereichertem Wasser. Danach·wird das Ventil 59 geschlossen, und die Ventile 57 und 58 werden geöffnet, wobei das im Behälter 50 befindliche angereicherte Wasser unter niedrigen Druck kommt. Wird der Vakuumbehälter 51 groß genug und die Luftpumpe 56 genügend leistungsstark ausgeführt, so kann dieser Druck bedeutend niedriger werden als normaler atmosphärischer Druck, so daß die im Wasser gelösten Fissionsgase leicht abgegeben und mit dem in das geschlossene System eingeschlossenen Luftrest gemischt werden, wenn dieser mittels Gaspumpen 54 in Pfeilrichtung gepumpt wird und durch den Behälter 50 zirkuliert, der wie eine Gaswaschflasche ausgeführt ist.First, air is pumped out of the system by means of an air pump 53, the valves 56, 57, 58 being open and the valve 59 being closed. Thereafter, the valves 56, 57, 58 are closed, the valve 59 is opened and a capsule pump 55 located in a water line 60 is put into operation and fills most of the water container 50 with enriched water. Thereafter, the valve 59 is closed and the valves 57 and 58 are opened, the enriched water in the container 50 coming under low pressure. If the vacuum container 51 is large enough and the air pump 56 is made sufficiently powerful, this pressure can be significantly lower than normal atmospheric pressure, so that the fission gases dissolved in the water are easily given off and mixed with the air residue enclosed in the closed system, if this is by means of Gas pumps 54 is pumped in the direction of the arrow and circulates through the container 50, which is designed like a gas washing bottle.

6Q9840/02616Q9840 / 0261

Claims

Claims;

/ 1 ,) Method for the detection of a leak in fuel assemblies of a nuclear reactor with pressure tank and several vertical fuel assemblies arranged therein, which are positioned by means of a core grid at their upper ends, which method is carried out with the cover removed and with water radiation protection and in which a hood is used , which has a connection opening at its upper end for supplying a pressure medium and which is placed on the core grid, in which method further a fuel assembly is raised in such a way that it is enclosed by the hood, in which further the reactor cooling water at the upper end of the The fuel assembly is displaced by the introduction of a pressure medium in such a way that the cooling water in the fuel assembly cannot leave the assembly, characterized in that a substantial part of the cooling water of the fuel assembly, which is enriched with pission products, is removed from the fuel assembly (20 ) is pumped out, and that the pumped out water is blown through essentially at a level above the hood (3) by an amount of gas circulating in a gas circulation system, which also passes through a measuring chamber (34) for measuring the radioactivity, with fission gases mainly from the said enriched cooling water at a water pressure which is lower than the lowest water pressure in the said hood (3)

- Q _ 609840/0261

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, with a hood with a connection opening at its upper end for supplying a pressure medium and executed at its lower end for placement on the core grid and so is dimensioned that they enclose a fuel assembly kaxin, characterized in that the arrangement has an am Surface level of the water radiation protection arranged Container (33, 50), means for pumping up the cooling water from the fuel assembly (20) into the container and one with a Gas-pumped gas circulation system provided with a measuring chamber (34) for measuring the radioactivity of the gas .

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the hood (3) has an opening (26) and an opening at its upper end this connected hose (27) has that the hose can be switched into the said gas circulation system, and that this contains a compressor (31), the low pressure side of which via a measuring chamber (34) for measuring the radioactivity to the upper end of the hose (27) is connected, and the high pressure side is connected to a mouthpiece (29), the compressed gas to the Hose (27) releases the container (33) as a moisture separator serves.

4. Arrangement according to claim 3 »characterized in that the hood (3) at its upper end has a flange (24) and one on the flange abutting cover (25) that said opening (26) in a, the flange (24) opposite cover portion and that the mouthpiece (29) through the flange (24)

609840/0261609840/0261

- 10 -

is passed through and fixed in the same.

5. Arrangement according to one of claims 2-4, characterized in that that said container (50) is a gas washing bottle that has a special pump line intended only for water (60) is in communication with the fuel assembly (20) «

60984070261

Blank page