DE2801268A1

DE2801268A1 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen einer temperaturveraenderung

Info

Publication number: DE2801268A1
Application number: DE19782801268
Authority: DE
Inventors: Geoffrey A Barnett
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-07-20
Also published as: GB1565901A; FR2377621A1; FR2377621B1

Description

D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 08 D-8 MÜNCHEN 99 ■ WIDEN MAYERSTRASSE 4S

Europäische Atomgeraeinschaf t ^BERLIN! o«"-·«·. ". mOll««..öi.n«r

^ CiUlUi. IUM J MÜNCHEN: DIPL.INQ. HANS-HEINRICH WIY

DIPL.-INQ. EKKCHARO KÖRNER

Berlin, den Iq. Januar 197ö

"Verfahren mn! Vorrichtung zum Feststellen ei nor Temperaturveränderunr"

(entsprechend Großbritannien Nr. 1969/77 vom

Ib. Januar 1977)

7 Seiten Beschreibung
Patentansprüche
3 Blatt Zeichnung

η - 27 274

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BERLIN! TELEFON (03O) 8313088 MÜNCHEN! TELEFON (OSB) 99BBSS KABEL: PROPINDUS · TELEX 01 84007 KABEL: PROPINDUS · TELEX OB94944

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Temperaturveränderung an einer Stelle und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, an verhältnismäßig unzugänglichen Stellen oder Stellen in einer feindlichen Umgebung, in der die Verwendung von vorhandenen Temperaturfeststelleinrichtungen wie Thermoelementen oder deren Wartung unmöglich sein kann. In einigen Betriebsfällen ist es nur der Beginn eines Temperaturanstiegs der Stelle, der erfordert wird, um eine Warnung vor fehlerhaften Bedingungen hervorzurufen, die in einer Anlage oder Vorrichtung auftreten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Feststellen einer Temperaturveränderung an einer Stelle vorgeschlagen, bei dem an der Stelle eine Quelle vorgesehen wird, die ein radioaktives Gas in einer temperaturabhängigen Menge freigeben kann, und bei dem eine von der Stelle entfernt angeordnete Einrichtung vorgesehen wird zum Feststellen der Freisetzmenge des radioaktiven Gases, um die Temperaturveranderung an der Stelle anzuzeigen.

Die Stelle wird vorzugsweise derart angeordnet, daß sie von einem Gasstrom zum Mitnehmen des an ihr befindlichen radioaktiven Gases bestrichen werden kann, und die Feststelleinrichtung wird stromab von der stelle positioniert.

In Weiterausbildung der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Feststellen einer Temperaturveränderung an einer Stelle vorgeschlagen mit einer an der Stelle angeordneter Quelle, die ein radioaktives Gas in einer temperaturabhängigen Menge freigeben kann, und mit einer Einrichtung zum Festetellen der Freisetzmenge dee radioaktiven Gases an einer von der Quelle entfernt angeordneten stelle.

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Die Feststelleinrichtung schließt vorzugsweise eine Einrichtung zum Abfangen und Kondensieren des radioaktiven Gases ein.

Die Quelle kann Ra-226 oder Th-228 aufweisen.

Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine halbschematische Ansicht eines Teils einer Kernreaktoranlage mit einem Abfangsystem;

Fig. la eine Schnittansicht einer radioaktiven Quelle in übertriebenem Maßstab;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte isometrische Ansicht eines Teils eines Abfangkreislaufs für das ι fangsystera in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Kältefalle für das Abfangsystern in Fig. 1 in verkleinertem Maßstab, wobei jedoch der Teil in Fig. 2 entfernt ist;

Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß Linie IV-IV in Fig. 3, wobei jedoch der Teil in Fig. 2 an seiner Stelle ist, und

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Freisetzung der Tochterprodukte von Ra-226 und Th-228 in bezug auf die Temperatur.

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Eine kernreaktorbetriebene Anlage 1 hat einen H.T.G.C.Reaktor 2, in dem das Reaktorkühlmittel (Helium) in einem Primärkreislauf 3 einschließlich des Reaktors 2 strömt (Fig. 1). Der Reaktor 2 besteht aus einer Neutronenmoderatorkernstruktur 6 aus Graphit, die in einem druckdichten Reaktorbehälter 7 angeordnet ist. Aus dem Primärkreislauf 3 wird mittels eines Wärmeaustauschers δ Wärme auf einen Sekundärkreislauf 5 (von dem nur ein Teil dargestellt ist) übertragen, und der Sekundärkreislauf 5 kann als Wärmequelle für eine (nicht dargestellte) Verarbeitungsanlage oder eine (ebenfalls nicht dargestellte) Gasturbine verwendet werden.

An einer Stelle in dem Primärkreislauf 3 innerhalb des Reaktorkerns 2 ist eine Ra-226-Quelle 11 angeordnet, wobei die Stelle eine solche ist, die während des Betriebs des Reaktors 2 verhältnismäßig unzugänglich ist.

Die Quelle 11 (Fig. la) weist in Draufsicht eine kreisrunde Form auf. Die Quelle 11 wird durch eine Schicht 12 aus Ra-226 geschaffen, die mittels Vakuumsublimation auf eine kreisförmige Folie 13 aus Platin aufgebracht worden ist.

Ein Abfangsystem 16 (Fig. 1) ist mit dem Primärkreislauf 3 außerhalb des Reaktorbehälters 7 verbunden und weist einen Abfangkreislauf 17 auf, der mit dem Primärkreislauf 3 und einer in Fig. 2 näher dargestellten Kältefalle 18 parallelgeschaltet ist.

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Der dargestellte Abschnitt des dargestellten Abfangkreislaufs 17 besteht aus einem dickwandigen Glasrohr, das in einer flachen Spirale zum Bilden eines flachen scheibenartigen Abschnitts 21 mit einem Einlaß 17a und einem Auslaß 17b gewunden ist. Die Bohrung des scheibenartigen Abschnitts 21 ist mit aktiviertem Holzkohlegranulat 25 dicht gefüllt» das an jedem Ende des scheibenartigen Abschnitts 21 durch eine Glaswolleinlage 26 in Stellung gehalten wird. Die durch die Pfeile angedeutete Richtung des Stroms durch den Abfangkreislauf 17 sorgt für das Eintreten des Einlaßgliedee 17a in die Mitte des scheibenartigen Abschnitts 21.

Eine Viny!auskleidung 27 ist in der Bohrung des Einlasses 17a stromauf von der Einlage 26 untergebracht, um eine wärmeisolierende Schicht zwischen dem Einlaß 17a und dem darin enthaltenen Gas zu schaffen, damit ein Abkühlen des Gases vermieden wird, bevor es den scheibenartigen Abschnitt 21 erreicht hat.

Die Kältefalle 18 (Fig. 3 u. 4) besteht aus einem Dewar-Gefäß 30 mit einem Hohlraum 31, in dem ein Kupferstab 32 axial angeordnet ist. Der Kupferstab 32 besitzt drei in gleicher Höhe angeordnete, axial und radial ausgerichtete Rippen 33, die mit ihm verlötet sind, wobei jede Rippe an ihrem Ende eine Abschrägung von 45° hat, die mit dem geschlossenen Ende des Hohlraums 31 übereinstimmt; außerdem hat der Kupferstab am offenen Ende des Hohlraums 31 einen mit ihm verlöteten Aufnahmebehälter 34 aus Kupfer, in den der scheibenartige Abschnitt 21 des Abfangkreislaufs 17 (in Fig. 3 nicht dargestellt) eingehängt ist. Der Aufnahmebehälter 35 ist mit IsO-Propylalkohol zum Bedecken des scheibenartigen Abschnitts 21 gefüllt, und

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der Raum zwischen dem mit Rippen versehenen Stab 32 und dem Dewar-Gefäß 30 im Hohlraum 31 ist entweder mit festem COj/ISO-Propylalkohol oder festem CO^/Azeton gefüllt.

Beim Betrieb des Reaktors 2 setzt die Ra-226-Quelle 11 Rn-222 frei, das in der Kältefalle 18 abgefangen wird, was zum Zerfall des darin enthaltenen Pb-214 führt. Solange wie die Quelle 11 eine konstante Temperatur aufweist, ist die Freisetzmenge des Rn-222 ebenfalls konstant, aber im Falle irgendeiner fehlerhaften Bedingung im Reaktor 2, die an der Stelle zu einer höheren Temperatur führt, wo sich die Quelle 11 befindet, wird mehr Rn-222 durch die Quelle 11 freigesetzt, was zu einer größeren in einer gegebenen Zeit in der Kältefalle 18 abgefangenen Menge und daher zu einem höheren Radioaktivitätspegel führt. Die Verbindung des Abfangsystems 16 mit dem Primärkreislauf 3 kann in regelmäßigen Intervallen (z.B. stündlich) gelöst und die Radioaktivität durch ein (nicht dargestelltes; Gamma-Spektrometer bestimmt werden, um festzustellen, ob eine Temperaturveränderung an der Stelle der Quelle 11 stattgefunden hat.

Die Freisetzung von Rn-222 aus geeigneten Ra-226-Quellen ist temperaturabhängig, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Xn Fig. 5 ist die in Prozenten ausgedrückte Freisetzung an radioaktiven Tochterprodukten von vakuumsublimierten Quellen aus Ra-226 und Th-228 den Temperaturwerten grafisch gegenübergestellt, wobei Ra-226 Rn-222 und Th-228 Rn-220 freisetzt.

Die Temperatur an der Stelle, wo die Quelle 11 sich befindet, kann von der an dem echeibenartigen Abschnitt 21 des Ab- fangeyeteme 16 gemessenen Radioaktivität oder einer Anzeige

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einer Veränderung bei einer gegebenen Temperatur her ermittelt werden.

Das Gamma-Spektrometer könnte in die Kältefalle 18 zum Bewirken eines ständigen Auslesens der Radioaktivität des über das Abfangsystem 16 laufenden Gases und dadurch zum Hervorrufen einer verhältnismäßig schnellen Antwort auf fehlerhafte Bedingungen im Reaktor 2 eingebaut werden.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine Anwendung in einem Kernreaktor beschrieben worden ist, kann sie auch bei nicht nuklearen Installationen angewandt werden, obgleich natürlich Vorsicht geboten ist« um zu vermeiden, daß radioaktives Gas in die Umgebung ausströmt.

Die Freigabemenge des radioaktiven Gases könnte für einen besonderen Temperaturbereich beispielsweise durch Regulieren der Körnergröße der aktiven Ursprungsquelle oder der Beschaffenheit des Substrats oder durch Einbau der Quelle in irgendein keramisches oder ähnliches Material eingestellt werden.

Die Verwendung eines Materials wie Glas mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit zum Schaffen des scheibenartigen Abschnitts 21 hat Vorteile beim Unterstützen einer Beschränkung der Abkühlwirkung des eingefrorenen ISO-Propylalkohols auf die Nachbarschaft des scheibenartigen Abschnitts 21, um ein vorzeitiges Abkühlen des Gases zu vermeiden; es können aber auch andere Materialien vorzugsweise mit niedrigen Gamma-Absorptionseigenschaften verwendet werden.

Patentansprüche: Ma/KP - 27 274

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Claims

Patentansprüche

1.!verfahren zum Feststellen einer Temperaturveränderung an ^— einer Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle eine Quelle, die ein radioaktives Gas in einer temperaturabhängigen Menge freisetzen kann, und eine entfernt von dieser Stelle angeordnete Einrichtung zum Feststellen der Freisetzmenge des radioaktiven Gases vorgesehen werden, um eine Temperaturveränderung an der Stelle anzuzeigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle derart angeordnet wird, daß sie von einem Gasstrom zum Mitnehmen des an ihr befindlichen radioaktiven Gases bestrichen werden kann, und daß die Feststelleinrichtung stromab von der Stelle positioniert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom aus einem Kühlmittelgas in einem Kühlkreislauf eines gasgekühlten Kernreaktors besteht, wobei der Kreislauf den Kern des Reaktors einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung eine Einrichtung zum Abfangen und Kondensieren des radioaktiven Gases enthält·

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das radioaktive Gas eine Gammastrahlung aussendet und daß die Feststelleinrichtung ein

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Gamma-Spektrometer einschließt, das der Abfangeinrichtung zugeordnet ist, um die freigesetzte Menge des radioaktiven Gases aus der Zuwachsrate an Gammastrahlung aus dem kondensierten radioaktiven Gas festzustellen.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einen der Ansprüche 1 bis 5,gekennzeichnet durch eine an der Stelle angeordnete Quelle (11), die ein radioaktives Gas in einer temperaturabhängigen Menge freisetzen kann, und durch eine Einrichtung

(16) zum Feststellen der Freisetzmenge des radioaktiven Gases an einer von der Quelle entfernt angeordneten Stelle.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekenn zeichnet, daß die Feststelleinrichtung eine Einrichtung (18) zum Abfangen und Kondensieren des radioaktiven Gases enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abfang- und Kondensiereinrichtung einen rohrförmigen Abschnitt (21) aufweist, der in einer flachen Spirale gewunden ist und dicht mit Grat ulat aus aktivierter Holzkohle gefüllt ist, auf der das radioaktive Gas kondensieren kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte radioaktive Gas eine Gammastrahlung aussendet und daß die Feststelleinrichtung ein Gamma-Spektrometer einschließt, um die Zuwachsrate an Gammastrahlung des kondensierten Gases in der Abfang- und Kondensiereinrichtung festzustellen, um auf diese Weise die Freigabemenge des radioaktiven Gases festzustellen.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (11) Ra-226 oder Th-228 enthält.

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