DE2801253C2 - Vorrichtung zur Messung der Leistungsverteilung in einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nach der Zeltschrift »Nucleonics«, April 1964, Seite 49 bis 56, ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, die eine Vielzahl axial aufgereihter Stangen und diesen zugeordnete Schutzrohre aufweist.

Aufgabe der Erfindung Ist es, diese bekannte Vorrichtung konstruktiv zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Bei Ausführung der Lehre der Erfindung wird jeweils eine Vielzahl von axial aufgereihten Stangen und diesen zugeordneten Schutzrohren, wie sie bekannt sind, jeweils durch eine einzige, besonders gestaltete Stange und ein einziges Schutzrohr ersetzt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung Ist In Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinwels auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben

Fig. 1 eine schematische, perspektivische, teilweise Ansicht einer Brennstoffanordnung für einen Kernreaktor, die mit einer Vorrichtung zur Messung der Leistungsverteilung versehen Ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht in gegenüber Flg. 1 stark vergrößertem Maßstab, die Einzelheiten der Vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß der Linie III-III der Flg. 2 In noch größerem Maßstab;

Fig. 4 eine Aufriß- und Tellschnlttanslcht gemüß der Linie IV-IV der Fig. 3; und

Flg. 5 eine der Flg. 2 analoge Schnittansicht, die ein abgewandeltes AusfOhrungsbelspiel der Vorrichtung zeigt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennstoffanordnung 1

für einen Kernreaktor, Insbesondere für einen Lelchtwasserreaktor, die in bekannter Weise ein Bündel von Brennstoffstäben 2 umfaßt, welche regelmäßig verteilt angeordnet sind. Der Abstand dieser Stäbe voneinander ist durch zellenförmige Gitter 3 aufrechterhalten.

Das Bündel von Stäben 2 umfaßt an einer Stelle, die in geeigneter Weise von dem Gitter 3 bestirnrm ist, ein äußeres Schutzrohr 4, In dessen Inneres eine Meßvorrichtung 5 eingeführt werden kann, insbesondere von unten (siehe den untersten Pfeil in Fig. 1). Diese Meßvorrichtung 5 ermöglicht, eine lokale Messung der Leistung

i- durchzuführen, welche durch die umgebenden Brennstoffstäbe 2 freigesetzt wird. Diese Messung wird in unterschiedlichen Höhen durchgeführt, die in Fig. 1 durch eine Reihe von Pfeilen 6 angedeutet sind.

Wie in Fig. 2 in größerem Maßstab veranschaulicht ist, umfaßt die Meßvorrichtung 5 eine zylindrische Stange 7 von geringem Durchmesser und großer Länge, die aus einem Material besteht, das ein guter Wärrne- und Elektrizitätsleiter ist; vorzugsweise besteht sie aus einem Metall, z. B. aus rostfreiem Stahl oder aus einer Legierung, oder aus einer leitfähigen Keramik. Weiterhin umfaßt die Meßvorrichtung 5 ein inneres Schutzrohr Ta zum Schutz der Stange 7, die in dieses Schutzrohr Ta eingeführt ist.

Die Stange 7 erstreckt sich über die gesamte Höhe des äußeren Schutzrohrs 4 In der Brennstoffanordnung 1 und weist, wenn sie In dem Schutzrohr 4 an Ort und Stelle angeordnet ist, in der Nähe der Zonen, in denen die Messungen der Leistung durchgeführt werden sollen. Abschnitte 9 verminderten Querschnitts auf, die von ringförmigen Kammern 10 umgeben sind. Diese ringförmigen Kammern 10 sind von den Abschnitten 9 und von der Innenwand des Schutzrohrs Ta begrenzt. Die Stange 7 ist mit einem Spiel 11 In das Innere des Schutzrohrs Ta eingeführt, das das Gleiten der Stange 7 im Inneren des Schutzrohrs Ta ermöglicht, sr> daß .if an Ort und Stelle gebracht oder zurückgezogen werden kann.

Die Stange 7 weist einen axialen, sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden Kanal 12 auf, der über die gesamte Höhe dieser Stange 7 verläuft. In dem Kanal 12 befinden sich Paare 13 von Thermoelementen 14, 15; jedes Paar 13 dieser Thermoelemente 14, 15 ist einer der Meßzonen zugeordnet, die durch die Pfeile 6 (Flg. 1) angedeutet sind und sich längs der Länge des Rohrs 4 erstrecken. Jeweils ein Thermoelement 14 liegt Im wesentlichen in der Mitte der Höhe jedes Abschnitts 9 geringeren Querschnitts und :in Thermoelement 15 jenseits des Endes der entsprechenden Kammer 10 in einem Abschnitt 8 größeren Querschnitts.

Im Betrieb wird Gamma-Strahlung der Kernbrenn-

^5d Stoffstäbe 2, welche die Stange 7 umgeben, von der Stange 7 absorbiert und erzeugt eine Erhöhung von deren Temperatur. Die Wärme, die auf diese Welse absorbiert wird, fließt normaler «eise radial durch die Stange 7 ab. jedoch erfolgt In den Abschnitten 9 geringeren Quer-Schnitts infolge des Vorhandenseins der ringförmigen und isolierenden Kammern 10 auch ein axiales Abfließen. Zwischen den Thermoelementen 14 und 15 ist daher eine Temperaturdifferenz Δί zu messen, die es ermöglicht, gemäß der folgenden Gleichung die Wärmemenge

α zu messen, die In der Stange 7 absorbiert worden ist:

iA_-tL'

Hierin bedeutet L die Hälfte der Länge des Abschnitts 9 und K die Wärmeleitfähigkeit der Stange 7.

In Fig. 3 ist in noch größerem Maßstab ein Schnitt durch die Stange 7 in dem Bereich ihres mittigen Kanals

12 dargestellt, in dem die Thermoelementpaare 13 verteilt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Thermoelement paare 13 an der inneren, zylindrischen Wand des mittigen Kanals 12 angeordnet. Jedes dieser Thermoeiementpaare 13 wird von zwei Leitern 16 und 17 gebildet, die von einer äußeren Schutzholle 18 umgeben sind. Der Bereich zwischen dieser Schutzhülle 18 und den Leitern 16 und 17 ist mit einem isolierenden Material 19, vorzugsweise Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid, gefüllt. Die sechs Thermoeiementpaare 13 werden, nachdem sie in den mittigen Kanal 12 eingebracht worden sind, dort mittels eines Zentrierstabs 20 zentriert, der es ermöglicht, die Thermoeiementpaare

13 richtig tu positionieren und festzuhalten, und der die radiale Wärmeübertragung begünstigt.

Die Leiter 16 und 17 jedes Thermoelementpaares 13 sind, wie Fig. 4 zeigt, durch ein angeschweißtes Zwischenteil 21 verbunden. Die Schweißstellen bilden jeweils die Thermoelemente 14 und 15. Das Thermoelement 14 ist in der Mitte der ringförmigen Kammer 10 vorgesehen, während sich das Thermoelement 15 außerhalb dieser Kammer 10 und in dem Abschnitt 8 größeren Querschnitts der Stange 7 befindet, in dem die Temperatur im wesentlichen die gleiche an allen Stellen ist. Die Schutzhülle 18 jedes Thermoelementpaares 13 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Kanals 12 über das Thermoelement 14 hinaus durch einen Teil 22, der vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Schutzhülle 18 besteht.

In einer abgeänderten Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist die Stange 7 ebenfalls Abschnitte 9 geringeren ^J5 Querschnitts auf, welche ringförmige Kammern 10 begrenzen. Diese Stange 7 ist von einem Schutzrohr la umgeben, das auf die Stange 7 vor ihrem Einführen in das Innere des Schutzrohrs 4 aufgebracht ist. An den Enden der Kammern 10 sind an den Abschnitten 8 größeren Querschnitts der Stange 7 konische Abschrägungen 24 vorgesehen, die mit Verengungen oder Schultern 25 in der äußeren Oberfläche des Rohrs la zusammenwirken.

Die ringförmigen Kammern 10, die die Abschnitte 9 geringeren Querschnitts umgeben, kennen mit einem Gas gefüllt oder evakuiert sein, um die Wärmeisolation, die durch die Kammern 10 bewirkt wird, und damit den axialen Wärmefluß längs der Abschnitte 9 geringeren Querschnitts zu beeinflussen. '"

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der Leistungsverteilung In einer Brennstoffanordnung eines Kernreaktors mit Hilfe einer Vielzahl von längs einer Achse angeordneten Gamma-Thermometern, wobei jedes Gamma-Thermometer eine koaxial zu der Achse angeordnete zylindrische Stange aus leitfähigem Material umfaßt, die zwei Abschnitte unterschiedlichen Querschnitts hat, die weiterhin von einem Schutzrohr koaxial umschlossen wird und die schließlich von einem Kanal zentral durchsetzt wird, im dem sich im Bereich des Abschnitts geringeren Querschnitts ein erstes Thermoelement befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Gamma-Thermometer längs einer einheitlichen Stange (7) ausgebildet ist, die eine Vielzahl von Abschnitten (9) geringeren Querschnitts aufweist, welche von Abschnitten (8) größeren Querschnitts unterbrochen werden, daß die einheitliche Stange (7) von einem einheitlichen Schutzrohr (7a) umgeben ist und daß jedes Gamrna-Thermometer ein zweites Thermoelement (15) im Kanal (12) im Bereich des Abschnitts (8) größeren Querschnitts aufweist, das in Reihe mit dem zugehörigen ersten Thermoelement (14) In der axialen Mitte eines benachbarten Abschnitts (9) geringeren Querschnitts geschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelemente (14, 15) in dem Kanal (12) um einen zentralen Zentrierstab (20) angeordnet sind.