DE2709468A1 - Lecknachweis fuer fluessigmetall-rohrleitungen - Google Patents

Description

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Go/Fe 03.03.1977

INTtRATOM

Internationale Atomreaktorbau GmbH S060 Bergisch Gladbach 1

Lecknachweis für Flüssigmetall-Rohrleitungen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lecknachweis, insbesondere für heiße, isolierte Flüssigmetall-Rohrleitungen und ist besonders geeignet für Natrium-gekühlte Kernenergieanlagen, bei denen auch kleinste Leckmengen schnell, zuverlässig und aus der Ferne festgestellt werden müssen, und bei denen diese Rohrleitungen mit Rücksicht auf die Strahlenbelastung nicht oder nur unter sehr erschwerten Bedingungen zugänglich sind.

Wie durch Versuche festgestellt wurde, sind die üblichen Rauchmelder für diesen Fall nicht geeignet, weil einerseits kleine Natriummengen von der Isolierung aufgesaugt werden und daher zunächst gar nicht nach außen in Erscheinung treten und weil andererseits die diese Rohrleitungen enthaltenden Räume oft mit einem Inertgas gefüllt sind, so daß das austretende Natrium nicht oxidiert und daher keinen Rauch bildet.

Versuche mit isolierten Drähten mit den verschiedensten Isolier- oder Drahtmaterialien führten zu keinen günstigen Ergebnissen. Einerseits kann man Isolierungen auswählen, die durch Flüssigmetall zerstört werden und damit einen Kontakt zwischen zwei Drähten oder zwischen einem Draht und der Rohrleitung herstellen. Andererseits kann man isolierte Drähte verwenden, deren Isolierung durchlässig ist, und die durch Flüssigmetall zerstört werden und dann

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durch ihre Unterbrechung ein Signal auslösen. In beiden Fällen hat sich aber herausgestellt, daß die Korrosion der Isolierung oder des Drahtes selbst zu lange dauert und bei geringen Flüssigmetall-Mengen nicht zuverlässig anspricht.

Weiterhin gehört es zum Stand der Technik, metallische Drähte mit keramischen Perlen zu isolieren und deren Spannung gegeneinander oder gegen die Rohrleitung zu überwachen. Soweit diese Perlen sich gegenseitig überdecken, ist aber insbesondere bei kleinen Flüssigmetall-Mengen kein schneller und zuverlässiger Kontakt gewährleistet. Sofern diese Perlen sich nicht gegenseitig überdecken, muß man aber damit rechnen, daß die Perlen sich gegenseitig etwas verschieben und dann ein Kontakt zwischen Draht und Rohrleitung gemeldet wird, der nicht durch Flüssigmetall ausgelöst wurde. Insbesondere beim Aufbringen der Isolierung werden einzelne Perlen verschoben oder zerstört. Kontakte zwischen Rohrleitung und Draht an diesen Stellen werden aber oft erst nachweisbar, wenn die Rohrleitungen sich im späteren Betrieb erwärmen und ausdehnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Lecknachweis für Flüssigmetall, insbesondere für heiße, isolierte Rohrleitungen, der schnell, zuverlässig und aus der Ferne überwacht werden kann, und der weder bei der Montage der Isolierung noch bei einer späteren Inspektion zerstört werden oder zu Fehlsignalen führen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Rohrleitung vollständig und mit Abstand von einem Blechmantel umgeben ist, der an der jeweils tiefsten Stelle eine Rinne zur Aufnahme von mehreren isolierten Drähten

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aufweist, und daß die Rohrleitung in Abständen an der Unterseite radiale Kabelkanäle aufweist, die mit der Rinne verbindbar sind. Dieser die Rohrleitung umgebende Blechmantel leitet alles austretende Flüssigmetall auch in kleinsten Mengen in die an der tiefsten Stelle angeordnete Rinne und gibt dort einen Kontakt zwischen zwei Drähten oder einem Draht und der Rinne. Dieser Blechmantel soll verhindern, daß kleine Mengen des Flüssigmetalls in der Isolierung versickern, ohne einen Kontakt zu geben. Die vorgeschlagene Rinne wird zweckmäßigerweise nur an waagerechten oder geneigten Rohrleitungen angeordnet; bei senkrechten Rohrleitungen hat sie keine Bedeutung. Kenn dieser Blechmantel-mit Rücksicht auf Herstellung und Montage aus mehreren Teilen gefertigt wird, ist es zweckmäßig, daß sich diese Teile dachziegelartig überlappen, so daß das Flüssigmetall nicht etwa nach außen in die'Isolierung sondern auf jeden Fall nach innen zur Rinne geleitet wird. In dieser Rinne liegen z. B. mit Perlen isolierte Drähte und sind auf ihrer ganzen Länge unterstützt, so daß sie nicht besonders gespannt werden müssen und dementsprechend auch nicht durch ihr Eigengewicht belastet sind. Die in Abständen auf der Unterseite vorgesehenen radialen Kabelkanäle werden bereits vor der Montage der Isolierung an der Rohrleitung montiert. Sie tragen vor dem Aufbringen des Blechmantels bzw. der Rinne die mit Perlen isolierten Drähte und schützen deren nach außen herausgeführte Enden vor eventuellen Beschädigungen bei der Montage der Isolierung oder bei einer späteren Inspektion. Durch ihre radiale Anordnung dienen sie als Führung beim Aufbringen der im allgemeinen aus Blechschalen mit halbkreisförmigem Querschnitt bestehenden Isolierung. Dadurch wird eine spätere auch fernbediente Abnahme der Isolierung und Inspektion der Rohrleitung ermöglicht, ohne den Lecknachweis entfernen

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zu müssen. Am Übergang zur Rinne haben diese Kabelkanäle zweckmäßigerweise jeweils ein federndes, etwa über einen Viertelkreis gebogenes Blech, dessen Breite der Rinne entspricht. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß diese mit Perlen isolierten Drähte nicht über einen Radius, der kleiner als 100 mm ist, gebogen werden sollten, weil sie sonst zerbrechen oder zwischen den einzelnen Perlen einen so großen Abstand bilden, so daß unerwünschte elektrische Kontakte gebildet werden könnten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Drahthalter vorgeschlagen, der in der Draufsicht aus einem doppel-T-förmigen Blech besteht und der, parallel zur -Rohrachse betrachtet, zwei im Abstand von der Rohrleitung und zwar spiegelbildlich zueinander angeordnete S-förmige Biegungen aufweist. Die größte Breite dieser Biegungen ist etwas kleiner als die lichte Weite" der Rinne. Dadurch werden insbesondere bei größeren Abständen zwischen den Kabelkanälen die mit Perlen isolierten Drähte sicher geführt und auf Abstand gehalten. Andererseits ist dieser Drahthalter aufgrund der beiden S-Biegungen so flexibel, daß er von der Isolierung bei deren Montage zusammengepreßt werden kann, ohne die Perlen zu.beschädigen. Die in der Draufsicht T-förmige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß man diesen Drahthalter ohne zu schweißen, beispielsweise durch zwei um die Rohrleitung herumgelegte Rohrschellen an der Rohrleitung befestigen kann.

Der im vierten Anspruch vorgeschlagene Drahthalter soll in senkrechter Richtung um ein gewisses Maß frei beweglich sein, damit die isolierten Drähte immer im tiefsten Punkt der Rinne liegen, nämlich da, wo zuerst das austretende Natrium gesammelt wird. Andererseits soll dieser Drahthalter beim Montieren der Isolierung nachgeben.

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Die im vierten Anspruch vorgeschlagenen Perlen zur Isolierung von zwei parallelen Drähten haben zumindest an einem Ende, zweckmäßigerweise jedoch an beiden Enden vier etwa unter 45 zur Drahtachse geneigte Flächen. Mit dieser Form wird einerseits erreicht, daß die mit diesen Perlen gebildeten Detektorketten flexibel sind und andererseits, daß die Drähte zwischen zwei Perlen für den Kontakt mit dem Flüssigmetall zugänglich bleiben. Die Drähte selbst werden zweckmäßigerweise aus sieben Litzen angefertigt, die jeweils wiederum aus sieben einzelnen dünnen Drähten bestehen. Hs hat sich herausgestellt, daß bei dieser Anordnung die Drähte flexibel genug sind, aber andererseits beim Bruch eines einzelnen Drahtes dieser Draht so stark gekrümmt bleibt, daß er keine ungewollten Kontakte mit einem Nachbardraht oder mit der Rohrleitung auslöst.

Die Figuren 1 bis.5 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch eine waagerechte Rohrleitung für Flüssigmetall mit Isolierung.

Figur 2 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch Figur

Figur 3 zeigt in einem gegenüber Figur 1 und 2 vergrößerten Maßstab einen senkrechten Längsschnitt durch einen Kabelkanal, der unter der Rohrleitung angeordnet ist.

Figur 4 zeigt, in' Richtung der Rohrachse betrachtet, einen Drahthalter.

Figur 5 zeigt eine Draufsicht von oben auf diesen Drahthalter.

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Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen die mit Perlen isolierten Drähte.

Figur 9 zeigt, in Richtung der Rohrachse betrachtet, einen weiteren Drahthalter.

Figur 1O zeigt eine Draufsicht von oben auf diesen Drahthalter.

In Figur 1 wird die Rohrleitung 1 über Abstandshalter 2 von einem Blechmantel 3 umgeben, der gleichzeitig die innere Begrenzung eines Isolierkörpers 4 von halbkreisförmigem Querschnitt darstellt, der außen von einem zweiten Blechmantel 5 umgeben ist. An der radialen Begrenzung zum oberen Isolierkörper 6 ist am inneren Blechmantel 3 eine Überlappung 7 angeordnet, die das eventuell am oberen Umfang der Rohrleitung ausströmende Natrium nach unten leiten soll. Der innere Blechmantel 3 ist mit dem äußeren BlechmantelS an den radialen Trennfugen durch Bleche 8 und 9 verbunden, deren Wärmeleitung von innen nach außen durch eine isolierende Platte 10 unterbrochen ist. Am untersten Punkt des inneren Blechmantels 3 ist eine Rinne 11 angeordnet, in der vier parallele, doppeladrige Detektorketten liegen, die aus zahlreichen Isolierperlen 12 bestehen, die jeweils auf zwei Drähten oder Draht litzen 13 aufgefädelt sind.

Figur 2 zeigt die Ausbildung einer axialen Stoßstelle zwischen zwei Isolierkörpern 6. Um einen glatten Abschluß der Stirnseiten der Isolierkörper 6 zu erreichen und eine gute Montage zu gewährleisten, sind die Stirnseiten der Isolierkörper 6, die in der Regel aus Mineralwolle gebildet werden, mit formbeständigen Endstücken 14 und 15 versehen, die eine Lückenbildung in der Isolierung und

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damit Wärmeverluste verhindern. Der innere Blechmantel 3 des Isolierkörpers 6 wird an der Stirnseite von dem Blechmantel des nächstfolgenden Isolierkörpers 6 durch eine Überlappung 16 überdeckt, um eine lückenlose Ableitung von Lecknatrium sicherzustellen.

In Figur 3 trägt die Rohrleitung 1 an ihrer Unterseite einen rechteckigen radialen Kabelkanal 30, der an seinem unteren Ende durch ein Klemmengehäuse 31 abgeschlossen ist, in dem die mit Isolierperlen 12 umgebenen Drahtlitzen an nicht näher dargestellte Zuleitungskabel angeschlossen werden können. Die beiden ebenen Wände 32 des Kabelkanals tragen an ihrem oberen Ende zwei kurze, in Rohrumfangsrichtung angeordnete Bleche 33, die jeweils mit einer um die Rohrleitung 1 herumlaufenden Rohrschelle 34 an der Rohrleitung befestigt sind. Damit werden Schweißnähte am Rohr als mögliche Ursache eines späteren Schadens vermieden. Die beiden anderen Seitenwände des rechteckigen Kabelkanals 30 sind an ihrem oberen Ende 35 etwa über einen Viertelkreis gebogen, so daß die Detektionsketten 12/13 nicht beschädigt werden können.

In den Figuren 4 und 5 wird ein Detektorkettenhalter 40 dargestellt, der mit Rohrschellen 41 an der Unterseite der Rohrleitung 1 befestigt ist und mit mehreren anderen Haltern dieser Art die Detektorketten 12/13 trägt. Beim Montieren des unteren Isolierkörpers 4 wird dieser Halter aufgrund seiner S-förmigen Biegungen zusammengedruckt, ohne die Detektorketten zu beschädigen, so daß diese fest in der Blechrinne 11 aufliegen und auch von kleinen Natriummengen gut erreicht werden können.

In den Figuren 6, 7 und 8 ist dargestellt, wie die Isolierperlen 12 auf zwei parallelen Drahtlitzen 13 aufgefädelt

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sind. Jede Isolierperle hat an beiden Enden jeweils vier unter etwa 45° zur Drahtachse geneigte Flächen, zwischen denen sich jeweils eine kleine annähernd quadratische Fläche ergibt, als Anlage zur nächsten Isolierperle. Mit dieser besonderen Gestaltung werden scharfe Kanten vermieden, die bei einseitiger Beanspruchung abbrechen könnten.

In den Figuren 9 und 10 trägt das waagerecht unter der Rohrleitung befestigte Flacheisen 91 einen senkrechten Rohrabschnitt 92, der zwei senkrechte Langlöcher aufweist, in denen ein waagerechter Stift 93 gleiten kann, der einen senkrechten Bolzen 94 mit einem daran befestigten waagerechten Drahthalter 95 trägt. Dieser Drahthalter ist an seinen beiden Enden nach oben gebogen, so daß die Detektorketten, bestehend aus Drähten 13, die mit Perlen isoliert sind, nicht abgleiten können. Wenn die unterhalb des Drahthalters 95 vorgesehene Isolierung bei der Montage gegen diesen Drahthalter gepreßt wird, gibt er in senkrechter Richtung nach. Wenn sich die Isolierung wieder nach unten bewegt, nimmt der Drahthalter 95 aufgrund seines Eigengewichts wiederum seine tiefstmögliche Lage ein, so daß er immer die Drähte in der untersten Stellung hält. Daher führen auch kleinste Flüssigmetall-Mengen, die sich naturgemäß zunächst im tiefsten Punkt sammeln, sofort zu einem elektrischen Kontakt und damit zu einem gewünschten Signal.

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Claims (3)

1. 24.366.0 G ο/Fe 03.03.1977

   INTERATOM

   Internationale Atomreaktorbau GmbH 5060 Bergisch Gladbach 1

   Lecknachweis für Flüssigmetall-Rohrleitungen

   Ansprüche

   Lecknachweis für Flüssigmetall-Rohrleitungen,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Rohrleitung vollständig und mit Abstand von einem Blechmantel umgeben ist, der an der jeweils tiefsten Stelle eine Rinne zur Aufnahme von mehreren elektrisch isolierten Drähten aufweist.
2. 2. Lecknachweis für isolierte Rohrleitungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Rohrleitung in Abständen an der Unterseite radiale Kabelkanäle aufweist, die mit der Rinne verbindbar sind, und daß diese Kabelkanäle am Obergang zur Rinne jeweils ein federndes, etwa über einen Viertelkreis gebogenes Blech aufweisen.
3. 3. Drahthalter für Lecknachweis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß dieser Drahthalter in der Draufsicht aus einem doppel-T-förmigen Blech besteht, der, parallel zur Rohrachse betrachtet, zwei im Abstand von der Rohrleitung und zwar spiegelbildlich zueinander angeordnete S-förmige Biegungen aufweist.

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   Al WSPECTED

   Drahthalter für Lecknachweis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß dieser Drahthalter ein oder zwei senkrechte Langlöcher aufweist, in denen ein Stift oder Bolzen derart gleitend befestigt ist, daß dieser Drahthalter in senkrechter Richtung um ein gewisses Maß frei beweglich, aber in waagerechter Richtung gegen Verdrehung gesichert ist.·

   Perlen zur Isolierung von Drähten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß diese Perlen einen mit zwei Längsbohrungen versehenen ovalen Querschnitt haben und zumindestens^ an einem Ende jeweils vier etwa unter einem Winkel von 45 zur Drahtachse geneigte Flächen aufweisen.

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