DE2727853A1

DE2727853A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen und lokalisieren eines brennelementlecks

Info

Publication number: DE2727853A1
Application number: DE19772727853
Authority: DE
Inventors: Alain Paziaud
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2727853C2; GB1582195A; BE855385A; NL7706674A; ES459712A1; JPS53395A; SE7706846L; US4172012A; FR2356244A1; IT1083360B; JPS6337357B2; SE431692B; FR2356244B1

Description

COMMISSARIAT A L¹ENERQIE ATOMIQUE, Paris, Frankreich

' Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Lokalisieren eines Brennelementlecks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen und zum Lokalisieren oder Ortsbestlernen eines BrennelementIecks in einem Brennelementbündel eines Schnellneutronen-Kernreaktors, der durch Umwälzung eines Flüssigmetalls, insbesondere von Natrium, gekühlt ist, durch Zählung der verzögerten Neutronen, die von den Spaltprodukten abgegeben sind, die aus dem ausfallenden BrennelementbUnde1 entweichen und vom Flüs- algMtall empfangen werden.

Bisher wurde eine Messung der verzögerten Neutronen aufgrund von bei einen Brennelementleck freigesetzten

%10-(Β59ββ.3)-Μ·81

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-Z-

Spaltprodukten dadurch durchgeführt, daß der Kühlmittelstrom oder ein Teil von ihm im Inneren des Reaktorbehälters so nahe wie möglich bzw. so schnell wie möglich an einem Neutronendetektor vorbeigeführt wird, der seinerseits außerhalb des Reaktorsbehalters angeordnet ist. Die von den Spaltprodukten abgegebenen Neutronen bilden, mit einer gewissen Verzögerung gegenüber der Anfangs-Kernreaktion im Kern im Augenblick, in dem sie nahe dem Detektor vorbeitreten, ein viel härteres Energiespektrum als das der im Kern erzeugten Neutronen. Ihre Erfassung muß daher unter Meßbedingungen sichergestellt werden, die wesentlich sicherer und wirksamer sind, um in der günstigsten Zeit notwendige Eingriffe auf das beschädigte Brennelementbündel vornehmen zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch das die Empfindlichkeit der Erfassung der von den Spaltprodukten abgegebenen Neutronen erhöht ist.

Die Empfindlichkeit wird bei der Erfindung dadurch erhöht, daß der Neutronendetektor in allen Richtungen vom die Spaltprodukte fördernden Kühlmittel umgeben ist, daiS die Absorption der Neutronen insbesondere infolge des Durchtritts durch die Wand des Reaktorbehälters herabgesetzt ist, und daß die Neutronenmessung über die Gesamtheit des Spektrums durchgeführt wird und nicht nur in der Zone der Neutronen, die durch die Durchsetzung von verzögernden Werkstoffen thermalisiert sind.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Messung der verzögerten Neutronen in der Umwälzung des Reaktorkühlmittels durchgeführt wird, und zwar im Inneren des das Kühlmittel enthaltenden Reaktorbehälters.

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Zur Durchführung des Verfahrens ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Neutronendetektor für die von den bei der Umwälzung des Kühlmittels als Folge eines Brennelementlecks geförderten oder umgewälzten Spaltprodukten abgegebenen Neutronen aufweist, daß der Detektor im Inneren des Behälters in die Umwälzung des Kühlmittels in eine Zone eingetaucht ist, die gegenüber den vom Kern abgegebenen Neutronen geschützt ist durch das Kühlmittelvolumen selbst und durch in den Ringraum zwischen dem Kern und den Reaktorbehälter eingesetzte Aufbauten.

Vorzugsweise besteht der Neutronendetektor aus einer Up^c-Spaltungskammer, die im Inneren eines in das Kühlmittel eingetauchten handschuhartigen Gehäuses befestigt ist.

Bei einer herkömmlichen Lösung für Schnellneutronen-Kernreaktoren, einer sogenannten Integrallösung, bei der der Reaktorbehälter außer dem Kern Primärwärmetauscher und Umwälzpumpen enthält, die um den Kern verteilt sind, wobei die Wärmetauscher ein Wärmetauscher-Rohrbündel, eine das Rohrbündel umgebende Hülle und mindestens einen Ring aufweisen, der um die Eintrittsfenster oder -öffnungen des Kühlmittels in der Hülle angeordnet sind, aufweist, wobei der Neutronendetektor zwischen dem Ring des Wärmetauschers und der Innenwand des Reaktorbehälters angeordnet oder befestigt ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind jedem Wärmetauscher im Reaktorbehälter drei Neutronendetektoren zugeordnet, die um den Wärmetauscher auf einem Kreisbogen gleichmäßig verteilt bzw. gleichmäßig beabstandet angeordnet sind. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind die Neutronendetektoren im Oberteil des Rohrbündels in Höhe der Eintrittsöffnungen des Kühlmittels angeordnet oder gegen

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die Innenwand des Haupt-Reaktorbehälters angebracht oder schließlich über den Eintrittsöffnungen angeordnet.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, dessen einzige Figur schematisch im Längsschnitt einen Schnellneutronen-Kernreaktor zeigt, der mit einem Neutronendetektor für verzögerte Neutronen in der erfindungsgemäßen Ausführung versehen ist.

In der Figur ist ein Reaktorbehälter 1 eines Schnellneutronen-Kernreaktors dargestellt, der insbesondere zur Aufnahme eines Volumens 2 eines Flüssigmetall-Kühlmittels versehen ist, insbesondere Natrium. Der Boden des Reaktorbehälters 1 trägt ein Stützglied 3 für einen Träger 4, auf dem der Kern 5 des Reaktors ruht. Der Kern 5 ist vollständig in dem Natrium-Volumen 2 eingetaucht und überbaut von einem Deckel 6 des Kerns, der eine Reihe von zum Betrieb der Anordnung notwendigen Meßgeräten und Instrumenten trägt. Der Kern 5 ist seitlich umgeben von einer Schutzanordnung 7, wobei der Reaktorbehälter 1 in zwei Teile geteilt ist durch eine Trennwand 9 eines Innenbehälters, der das Natrium-Volumen 2 in zwei Zonen aufteilt.

Gemäß einer herkömmlichen Anordnung weist der dargestellte Reaktor Umwälzpumpen 10 und Wärmetauscher 11 auf, die um den Kern 5 in dem Reaktorbehälter 1 verteilt sind, wodurch das Natrium-Volumen 2, das aus dem Kern 5 austritt und im Innenbehälter gesammelt wird, die Wärmetauscher 11 durchströmen kann und aus diesen wieder austritt im zwischen den beiden Behältern gebildeten Raum, in dem es von den Umwälzpumpen 10 aufgenommen wird, die es schließlich unter dem Träger 4 zurückführen zur neuerlichen Durchströmung des Kerns 5.

Der Wärmetauscher 10 besteht im wesentlichen aus einer 709881/0848

- Sr-

Zylinder-Hülle 12 mit vertikaler Achse, die ein Wärmetausch-Rohrbündel 1} enthält, wobei die Hülle 12 ihrerseits in ihrem Oberteil von einem Ring lh umgeben ist. Die Hülle 12 weist Eintrittsfenster oder -öffnungen I5 auf, durch die das aus dem Kern 5 in Pfeilrichtung austretende Natrium in den Wärmetauscher 11 eintreten kann zur Berührung mit dem Wärmetausch-Rohrbündel 13, wobei das abgekühlte Natrium, das aus dem Wärmetauscher 11 durch (Austritts-)Fenster oder öffnungen 16 austritt, unter der Trennwand 9 des Innenbehälters angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung werden die verzögerten Neutronen, die von den Spaltprodukten abgegeben sind, die vom im Reaktorbehälter 1 umgewälzten Natrium mitgeführt werden, bei einem Brennelementleck eines Brennelementbündels im Kern 5 mittels mindestens einem Detektor 17 gemessen, der im Inneren von handschuhfingerartigen Rohren l8 befestigt ist, die unter den Pegel des Natriums eintauchen. Diese Detektoren 17 sind in einem Bereich des Reaktorbehälters 1 angeordnet, indem sie gegen direkte Neutronenstrahlung geschützt sind, die vom Kern 5 abgegeben wird. Daher können die die Detektoren 17 aufweisenden Rohre l8 entweder direkt gegen die Innenwand des Reaktorbehälters 1 oder im Inneren der Hülle

12 des Wärmetauschers 11 zwischen dem Wärmetausch-Rohrbündel

13 oder auch gegen den Ring 14 oder oberhalb der öffnungen 15 angeordnet sein, wobei diese verschiedenen Anordnungen zur Befestigung u. a. dadurch ausgezeichnet sind, daß sie mindestens zum Teil den vom Wärmetauscher selbst gegenüber

ausgeübten Schutz den vom Kern abgegebenen Neutronen/verwenden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen oder mehrere geeignet um den Wärmetauscher 11 verteilte Detektoren 17 aufweisen. Auf diese Weise können um jeden Wärmetauscher 11 drei Neutronen-Detektoren 17 angeordnet werden, die regelmäßig beabstandet um den Wärmetauscher 11 auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Dadurch kann von den Detektoren ein

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(r -

Signal erhalten werden, das sich ändert abhängig vom Ort des Brennelementlecks im Kern 5, wodurch eine Lokalisierung des Orts dieses Lecks möglich ist. Vorteilhaft bestehen die verwendeten Detektoren 17 aus fipaltungrkammern, insbesondere zylindrischen Kammern, für Up^c» ^{die ei}ne axiale positive Elektrode und einen Uranniederschlag geringer Dicke aufweisen, der an der Innenwand der Dotektorkammer vorgesehen ist, wobei diese mit einer Atmosphäre eines neutralen Gases,beispielsweise Argon oder Helium,gefüllt ist.

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Claims

Ansprüche

(I.) Verfahren zum Erfassen und Lokalisieren eines Brennelementlecks in einem Schnellneutronen-Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Messung der verzögerten Neutronen in der Umwälzung des Kühlmittels des Reaktors durchgeführt wird im Inneren des das Kühlmittel enthaltenden Reaktorbehälters.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Neutronen-Detektor (17) für die von den Spaltprodukten, die von der Umwälzung des Kühlmittels bei einem Brennelementleck gefördert sind, abgegebenen Neutronen vorgesehen ist, und

daß der Neutronen-Detektor (17) im Inneren des Reaktorbehälters (1) in die Umwälzung des Kühlmittels in einer Zone eingetaucht ist, die gegen vom Kern (5) abgegebene Neutronen geschützt ist durch das Kühlmittel-Volumen (2) selbst und durch im Ringraum zwischen dem Kern 6)und dem Reaktorbehälter (1) eingetauchte Aufbauten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neutronen-Detektor (17) gebildet ist durch eine im Inneren eines in das Kühlmittel eingetauchten handschuhflngerartigen Rohres (18) befestigte Up^-Spaltungskammer.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» für einen Schnellneutronen-Kernreaktor, bei dem der Reaktorbehälter außer dem Kern noch Primärwärmetauscher und Umwälzpumpen enthält, die um den Kern verteilt sind, wobei die Wärmetauscher ein

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Wärmetausch-Rohrbündel, eine das Rohrbündel umgebende Hülle und mindestens einen um die Kühlmittel-Eintrittsöffnungen in der Hülle angeordneten Ring aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Neutronen-Detektor (17) zwischen dem Ring (14) des Wärmetauschers (11) und der Innenwand des Reaktorbehälters (1) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß Jedem Wärmetauscher (11) im Reaktorbehälter (1) drei Neutronen-Detektoren (17) zugeordnet sind, die um den Wärmetauscher (11) auf einem Kreisbogen gleichmäßig beabstandet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Detektoren (17) am Oberteil des Wärmetausch-Rohrbündels (13) in Höhe der KUhlmittel-Eintrittsöffnungen (15) angeordnet sind oder gegen die Innenwand des Haupt-Reaktorbehälters (1) angebracht sind oder schließlich oberhalb der Eintrittsöffnungen (15) angeordnet sind.

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