DE2753985A1

DE2753985A1 - Vorrichtung zur messung der materialwanderung

Info

Publication number: DE2753985A1
Application number: DE19772753985
Authority: DE
Inventors: Yasuo Mori; Tetsuro Nakada
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1978-06-15

Description

Vorrichtung zur Messung der Materialwanderung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Materialwanderung, insbesondere zur Messung der radialen Deformation eines zylindrinchen Körpers, wie z.B. eines Wärmeaustaunchrohrs, das extrem hohen Temperaturen und Drücken unterworfen ist.
Die Sicherheit von Kernreaktoren verdient besondere Beachtung, wenn die Kernenergie für die Herstellung von Eisen und Stahl verwendet wird. Dabei ist es insbenondere wichtig, den Bruch einen Zwischenwärmeaustauschern zwischen den primären und dem sekundären Kühlsysten zu vermeiden. Hierfür ist bereits ein Verfahren zur Messung der Kriechdeformation des Wärmesustauschers bekannt, um Abschaltvorrichtungen vor einem Bruch der Rohre zu betätigen und damit das Freiwerden bedeutender Mengen radioaktiver Stoffe zu vermeiden.
Jedoch ist noch keine Vorrichtung vorgeschlagen worden, mit der die Deformation infolge von Kriecherscheinungen mit einer Genauigkeit von einigen Mikron in einer speziellen Gasatmosphäre bei hoher Temperatur und hohen Druck gemessen werden kann (z.B.
in einer Heliumatmosphäre von 1000°C und 50 bar) und die mit dem Reaktor vollständig kompatibel ist ( d.h. frei von ungünstigen Effekten aufgrund der Neutronenstrahlung ist) sowie eine lange Lebensdauer hat (in der Größenordnung von 5000 Stunden).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine radiale Deformation eines Rohres infolge von Kriecherscheinungen mit einer höheren Genauigkeit und in iuQerst zuverlissiger Weise selbst unter extremen Betriebsbedingungen gemessen werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße VorricItung verbessert die Reaktorsicherheit, indem die Deformation infolge des Kriechverhaltens eines Warmeaustauschrohrs oder derl. angezeigt wird, so daß Abschaltvorrichtungen oder dergl. betätigt werden können, bevor ein Bruch der Rohre stattfindet. Folglich kann damit die Abgabe von Radioaktivität an die Umgebung vermieden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, anhand einer beiliegenden einzigen i'igur erfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Wie in der beiliegenden Figur gezeigt, weist die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung einen Sensor 5 mit einem ringförmigen Element 2 auf, das auf einem zu vermessenden Hohr 1 in einem vorgegebenen Abstand zu diesem angeordnet und mit iktu über eine Schweißstelle, wie sie durch 3 angedeutet ist, verbunden ist, sowie eine Gasdüse 4, die sich durch des ringförmige Element 2 erstreckt und an seiner Innenfläche an einer der Schweißstelle 3 diametral entgegengesetzten Stelle offen ist. Die Düse 4 weist ein Düsenloch mit vorgegebenem I)urchmesser auf und ist mit einer Gaszuführleitung 6 verbunden, durch die ein Gas mit einer vorgegebenen konstanten Durchflußrate strömt. Ein Drucksensor 7 ist zur Messung der Druckänderungen des durch die Zuführleitung 6 strömenden Gases vorgesehen und betriebsmäßig mit einer Alarmeinrichtung 8 verbunden.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Das Cas strömt normalerweise mit einer vorgegebenen Durchflußrate durch die Zuführleitung und tritt aus der Düse 4 aus. Wenn nun das Rohr 1, dessen anfänfrliche Konfiguration mit auszezogenen Linien angedeutet ist, deformiert wird, wie es durch die unterbrochenen Linien angedeutet ist, ändert sich der Abstand zwischen dem Rohr 1 und dem ringförmigen Element 2, so daß sich Änderungen im Gasdruck ergeben, die ihrerseits durch den Drucksensor 7 erfaßt werden. Das heißt, daß der Drucksensor 7 ein Signal abgit,t, wenn die Druckänderung einen vorgegebenen Wert überschreitet, so daß die Alarmeinrichtung betätigt wird. Gleichzeitig kann eine Sicherheitseinrichtung zur Abschaltung des Reaktors betätigt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Mel3einrichtung sollte zuvor eine zulästige Kriechdeformation des Rohres 1 durch Tests ermittelt werden, um danach einen anfiinglichen Abstand zwischen dem Rohr 1 und dem ringförmigen Element 2 vorzugeben.
Die beschriebene Vorrichtung kann in verschiedener Weise abgeändert werden. Zum Beispiel kann anstelle der Erfassung der Gasdruckänderungen die Durchflußrate des Gases erfaßt werden.
Die Wirkungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden: (a) Selbst in einer speziellen, unter erhönter Temperatur und erhöhtem Druck stehenden Atmosphäre kann die radiale Deformation des zylindrischen Körpers , wie z.B. eines Wärmeaustauscherrohres, mit höherer Genauigkeit gemessen werden.
(b) Abgesehen von der hohen Genauigkeit ist die Messung auch in der Größenordnung von einigen Mikrons äußerst zuverlässig.
(c) Selbst beim Betrieb des Reaktors können seine Bauelemente im Hinblick auf ihre Deformationen immer beobachtet werden. Daher können Ausfille verschiedener Maschinen, Ausrüstungsgegenstände und Instrumente $Ausrüstungsge-(d) Die erfindungsgemiße Meßeinrichtung ist mit einem Reaktor in nieder Einsicht kompatibel (d.h., daß die Vorrichtung frei von nachteiligen Wirkungen infolge rler Neutronenstrahlung ist).
(e) Die Meßvorrichtung lcann in einfacher Weise auf jedem beliebigen Gegenstand installiert werden. Darüber hinaus kann die Gaszufiihrleitung 6 aus dem reaktor oder dergl. herausgeführt werden, so da!3 der Gasdruck noch genauer bei Raumtemperatur unter atmosphärischem Druck gemessen werden kann.
(f) Da keine elektrischen Bauteile verwendet werden, ist die Meßvorrichtung von äußeren Einflüssen völlig unabhängig und arbeitet für lange Zeit stabil und zuverlässig.
(g) Die örtliche Deformation eines W.irmeaustauschrohres oder dergl.
kann erfaßt werden.

Claims

Pa t en tansp riiche 1. Vorrichtung zur Messung von Materialvierschiebungen, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Element (2), das ein Rohr (1) oder dergl. umgibt, dessen Deformation beobachtet bzw. gemessen werden soll, wobei die Innenfläche des ringförmigen Elemellts (1) an einem Punkt (;) mit dein Rohr oder dergl. befestigt ist, eine sich durch das ringförmige Element (2) erstreckende Düse (4), die an der Innenfläche des ringförmigen Elements an einer Stelle mündet, die diametral entgegengesetzt zu der Stelle liegt, arl der dau ringförmige Element (2) mit dtm Rohr (1) befestigt ist, und durch einen Drucksensor (7), der betriebsmäßig mit der Düse (4) verbunden ist, um den Druch des durch die Düse strömenden Gasen zu erfassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Alarmeinrichtung (8), die betriebsmäßig mit dem Drucksensor (7) verbanden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gechenzeichnet, daß der Drucksensor (7) die Durchflußrate des durch die Düse (4) strömenden Cases mißt.