DE2921577A1

DE2921577A1 - Schaltanordnung zum kontaktlosen uebertragen einer waermeangabe aus einer brennstoffkassette eines kernreaktors

Info

Publication number: DE2921577A1
Application number: DE19792921577
Authority: DE
Inventors: Milos Cerny; Ladislav Fica
Original assignee: Skoda np
Current assignee: Skoda np
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS6214338U; FR2428893A3; US4319958A; CS203349B1; JPH0240508Y2; SU940245A1; FR2428893B3; GB2025621A; GB2025621B; JPS5513898A; DE2921577C2

Description

PATENTANWALT

DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNlUS 3 Hannover

WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30

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24. Mai 1979

Meine Akte: 25 34 Dr. J/J

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SKODA, oborovy podnik, Plzen (Tschechoslowakei)

Schaltanordnung zum kontaktlosen Obertraeen einer Wärmeanfpbe aus einer Brennstoffkassette eines Kernreaktors

Die Er-Findun? betrifft eine Schaltanordnuna zum kontaktlosen übertrafen einer Wärmeaneabe aus einer ßrennstoffkassette eines Kernreaktors für Messungen innerhalb des Reaktors, insbesondere zum Verhüten lokaler Havarien der aktiven Zone.

Eines der schvxerwiebensten Probleme eines sicheren Betriebes von SchneiIreaktoren ist die Feststellung des Beginnes einer sogenannten lokalen Havarie einer BrsnnstoFfkassette und deren zeiteerechte Liquidation. Als lokale Havarie einer Brennstoffkassette wird ein Zustand bezeichnet, bei dem eine fortlaufende Verminderung der Durchlässigkeit der Brennstoffkassette erfolgt und so eine Verminderung des Durchflusses von Natrium und dadurch eine Erhöhung von dessen Austrittstercperatur.

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Dieser zustand kann eine Reihe von Gründen haben, wie zu"¹ !^isniel eine Verdrösse run ^ des Brennstoffvolurens während des Brennens, eine Verunreinigung eier Durch fluüouerschnitte durch '?nreinii*keiten aus de™ KHhI-r^edinr oder auch die Geronwart von Fremdkörpern. Eine Folcre davon ist ein überhitzen und sr^ter^s Schireizen der J rennst of fknssetts . Pu rch Einfluß der iärmeübertra "vn^ in die üTnetun? entsteht die Möglichkeit einer lawinenartigen Ausbreitung der Havarie auf ein bestirntes Gebiet oder im Grsnzfall auf die ganze aktive Zone. Eine unmittelbare Fol<re ist ein lanpzeiti?er Aus fall des Kernelektrizitätswerkes aus dem Betrieb und eine Gefährdung dar Sicherheit von Personen durch erzeugte Wärme und durch hohe Strahlung.

Der rferrinn der Entstehens einer lokalen liavarie einer Brennstoffkassette könnte an besten durch '-'essen des Durchflusses des KühlTnediums in jeder Kassette festgestellt werden. Eine Anzeige des Beginnes des Siedens von Natrium wittels eines akustischen Verfahrens ist zwar eindeutig, eine hierdurch ausgelöste folgende Reaktion des liavarie systems kann jedoch nicht mehr ein Vernichten der Kassette dort verhüten, wo die Havarie entstand, üinem allgemeinen Einführen dieses Verfahrens in die Praxis steht der Umstand entzerren, das Svstem der ^:.«ärineTnessuna nicht die Zufuhr und das Wechseln des Brennstoffes hindern darf.

Bisher bekannte Verfahren zu"i kontakt losen Übertrafen einer V'ärmeanqabe (Temoeraturanpabe) aus einer Brennstoffkassette eines Kernreaktors benutzen einen elek-

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tromecnanisehen, in der Kassette vorgesehenen Wandler, welcher den Gleichstrorc eines Thermoelementes in einen milsierenden Strom umwandelt. ^Mi t diesem Strom wird eine Transformatorwinduntr in der kassette cespeist, aus welcher die Spannung des Ther^oelerentes in eine Hranfan^swindunp außerhalb der Kassette transformiert wird.

Nachteil dieser Lösunr. ist die ^erin^e Verlässlichkeit ire chanisch beweglicher Bestandteile des elektromechanischen ",'andlers bei hohen Temperaturen, eine unstabile Wirkungsweise bei Änderungen der Utnffebun^stPmeratur, eine Änderung des Widerstandes der Kontakte η Is ⁿolre der Kondensation von Bestandteilen, Hie bei hohen Temperaturen aus dem Isolationsmaterial freigegeben werden und Änderungen der Parameter der verwendeten Federn in Abhängigkeit von der Temperatur. Die erwähnten Einflüsse und der Einfluss einer intensiven Strahlung auf die Alterung und auf die mechanischen Eigenschaften des Materials r-pcri-n _t-n< Lösung mittels eines elektroTiechanischen .handlers ^p"ir ein?¹ allgemeine \nwendunc- in der Kerntechnik volJkorrmen unpeeicrnet.

Diese Nachteile werfen durch die erfindunqso-sTiäße Schalt^nordnuTiT für das Übertragen von Temperaturanfiaben aus einer ßrennstoffkassette eines Kernreaktors behoben.

Hs ist die Aufgabe der Erfindung eine durch Te^peraturschw?nkun"en und Strahlung nicht beeinflußbare Obertra^itnpsraögli.chkeit von Tenineraturpe^werten zu schaffen, die frei von mechanisch beweplichen Teilen im Gebiet hoher Temperaturen ist.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein innerhalb der Brennstoffkassette angeordnetes Thermoelement mit einer Spulenwindun.s verbunden ist, die mittels magnetischer

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Kormlung mit einer harmonischen riagnetischen Sonde aeknnnelt ist, an die ein Kreis zum Verarbeiten höherer harmonischer Schwingungen und eine Ouelle eines mit der Zeit veränderlichen Stromes angeschlossen ist.

Ein Vorteil der erwähnten Lösun^ ist ein Peststellen einer lokalen Havarie schon in"" Ve rl auf ihres Entstehens, was es ermöglicht, daß ein liavariebeseitigungssystem des Re?ktors ^σεη deren Ausbreiten augenblicklich einwreifen kann. Dadurch kann einer lan^zeitigen Außerbetriebsetzung, eines Kernkraftwerkes vorgebeugt werden und deshalb auch proben wirtschaftlichen Verlusten. Da die Problematik der Detektion lokaler Havarien eine der Hauptursachen ist, die eine schnellere Einführung von hochwirkungsvollen schnellen Reaktoren in der Energiewirtschaft hindern, kann die erfindungsgemäße Lösung wesentlich zu einer schnelleren Anwendung schneller Reaktoren beitragen. Einen weiteren wichtigen Vorteil stellt die Kenntnis der Temperatur des Kühlmediums am Austritt aus leder Brennstoffkassette vor. Das ermöglicht es, die Reaktorleistun"· gemäß der Erwärmung zu optitralifieren und so eine Gesamt erhöhung der Erzeugung der elektrischen Energie um einige Prozente ohne Änderung der technologischen Anordnung zu erzielen. Ein anderer Vorteil dieser Lösuncr ist auch das kontinuierliche Übertragen der Temperaturwerte, eine schnelle Reaktion auf Änderungen der gemessenen Te-rneratur, die von der Zeitkonstante des Thermoelementes abhängt, die Wiederholbarkeit der Messung und vor allem ein Ausschliessen aller mechanisch beweglichen Bestandteile, wodurch die Verlässlichkeit wesentlich erhöht wird.

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D?s ¹¹JeSeP. e'er Erfindung sowie nähere Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfährunrrsbeispieles einer üraktischen e rf indunes gemäßen Schaltanordnung näher erläutert. Es zeigen:

Fir. 1 eine Meßanordnung init einem Teil einer Brennstoffkassette,

Fier. 2 eine Schaltanordnung.

Ein Thermoelement 1 ist innerhalb einer Brennstoffkassette 2 vorgesehen und an eine Wicklung einer Spule 3 angeschlossen. Außerhalb der Brennstoffkassette 2 befindet sich eine harmonische magnetische Sonde 4, die an eine Duelle eines der Zeit nach veränderlichen Stromes und an einen Kreis 6 zum Verarbeiten höherer harmonischer Schwingungen geschaltet ist, an welchen eine Anordnung 7 zum Auswerten angeschlossen ist.

Die Schaltanordnung arbeitet folgendermaßen:

Das Thermoelement 1 speist die Spule 3 mit Strom, wodurch sich um die Spule 3 ein magnetisches Feld bildet. Die Intensität des magnetischen Feldes hängt vom Temperaturunterschied zwischen dem Messende und dem Vergleichsende des Thermoelementes 1 ab, das in Richtung der Längsachse der Brennstoffkassette 2 angeordnet ist. Die Intensität des magnetischen Feldes hängt somit von der Temperatur innerhalb der Brennstoffkassette 2 ab. Die Kraftlinien des magnetischen Feldes der Spule 3 greifen in die magnetische harmonische Sonde 4 ein, die an eine Quelle 5 eines der Zeit nach veränderlichen Stromes geschaltet ist, die eine

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Erregerwicklung R und eine Geaenerregerwicfcluna H speist, die in ge pe neinander gerichteter Richtung anBändern Io aus magnetisch weichem Material aufgewickelt sind. Es ist zweckmässir, dn^ die Quelle 5 des der Zeit nach veränderlichen Stromes einen Strom eines unverzerrten sinusoidalen Verlaufes einer derartigen Intensität liefert, daß das magnetische Feld in den Bändern Io sich unterhalb des Bereiches der magnetischen Si'tti^un^ fies -aterials der Sander In befindet.

Da die Erregerwicklung 8 und die Ge gene rre <rerw ick lung 11 in i*e<renseiti? entsefreneesetztsr R ich tun σ geschaltet sind, subtrahieren sich ihre rpprrns ti sehen Ströme und in die Si<?nalwicklun<r 9, die über der Erregerwicklung 8 und der Ge^enerreperwicklunr 11 gewickelt ist, wird nur eine ?e-τϊησε Spannung induziert. Palis in die Bänder Io Kraftlinien des magnetischen Feldes der Spule 3 einzutreten be- «rinnan, verschiebt sich der Arbeitsimnkt an der Manne tisierun«?slinie der Länder lo, es kornint eine Unelei chförmipkeit der Va^netisierunT der Bänder Io für einzelne Halbperioden des sinusoidalen, der Zeit nach veränderlichen Stromes aus der Qualle 5 zustande und in die Si<malwicklun^ 9 werden höhere, überwiegend serade harmonische ächwinfiunqei !';· ¹^ ". < u:" - 1er Quelle 5 des der Zeit nach veränderlichen Stromes induziert. Mittels.ein.es Kreises 6 zur» Verarbeiten höherer harmonischer Schwingungen, ^m basten mittels eines auf die zweite harmonische Preouenz ab^estiinTaten Filters, wird die erste harmonische Frequenz abgeschieden nnd ^ie Amplitude der höheren harmonischen Schwingungen, am besten wieder die zweite harmonische Freouenz, wird mittels der Auswe rtun <rs anordnung 7 gemessen

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oder reristriart.. Hie Auswertun^sanorcinunr 7, zun Seis^iel ein Mess~er^:it oder Schreib ce rvt_t kann direkt in Tenroeratureinheiten geeicht zerrten, dv die 'Vr^litude der höheren hirmonisc^.en Schwingungen der Intensität de? r,i?- netischen Feldes der Srule 3 und die wieder der durch das Thermoelement 1 aeir.essenen Tenvoeratur proportional ist.

Pas ^prinzi-p und die V.irkun ^sweise der beschriebenen Lösung bleibt unverändert, falls die harmonische ina?netische Sonde 4 als Indikator einer Nullintensität des mapneti sehen Feldes bei einer Komnensationsmessun<T ausgenutzt wird und orleichf alls, falls die Konstruktion derart ausgeführt wird, daß die harmonische magnetische Sonde 4 in das Innere der Brennstoffkassette 2 eingreift.

Wehren der Gegenwart des Kühlmediums, zum Beispiel von Natrium, können die einzelnen Arbeitseletnente innerhalb und außerhalb der Brennsto^fkassette 2 in vakuumdichten Hüllen <ms nichtrostendem Stahl eingeschlossen werden und die Ausf.ührunden durch Kabel mit Metallmantel und Mineralisolation ausgeführt werden. Beim Auswechseln der Brennstoffkassette bleiben die Teile außerhalb der Kassette an ihrer Stelle.

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Claims

P a t e η t a η s π r ü c h e

Schaltanordnung zum kontaktlosen Übertragen von Te^neroturan^nri^n aus einer tfronnstoffkassette eines Kernreaktors,

dadurch ^kennzeichnet, daß ein innerhalb der Brunnstoffkn^sette (2) vorgesehenes Thermoelement (1) a. eine V." ick Ium* einer Spule (3) geschaltet ist, die über eine magnetische Kop^lim^ mit einer harmonischen raa^netischen Sonde (4) gekoppelt ist.
2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch «rekennzeichnet, da^ an die harmonische magnetische Sonde (4) ein Kreis (ό) zur¹ Verarbej ten höherer-harmonischer Frequenzen rait einem Auswertunp-skreis (7) geschaltet ist.
3. Schaltanordnung nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, dnß an die magnetische harmonische Sonde (4) eine Quelle (5) eines der Zeit nach veränderlichen Stromes angeschlossen ist.

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