DE2943949A1 - Verfahren zur detektion und interpretation von leckagen aus anlagen- und rohrleitungssystemen - Google Patents

Description

• BESCHRLIRUN
• Verfahren zur Detektion und Interpretation von Leckagen aus Anlagen- und Rohrleitungssystemen Das Versagen von Behältern oder Rohrleitungen, z R, in der Chemischen Industrie und in Kraftwerken, insbesondere in ernreaktor-Primärkreisläufen stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.
• Als eine methode derFrüherkennung sich anbahnender Schäden wird die sichere Detektion auftrtender Leckagen angesehen. Insbesondere in der Kernreaktor-Sicherheitsphilosophie wird heute von dem sogenannten "Leck vor Bruch"- Kriterium ausgegangen.
• Außer einem Sicherheitsrisiko können Leckagen wirtschaftliche Verluste und Umweltbelastungen von größerem Ausmaße darstellen.
• Es ist bisher kein Verfahren bekanntgeworden, das Leckagen speziell in Kernreaktor-Primärkreisläufen empfindlich und ortsgenau ohne Verzug anzeigt; gleiches gilt für Cuantifizierung und Oualifizierung detektierter Leckagen. Die verwendeter Jerfahren stellen Integrationsverfahren dar, die über globale Feuchtigkeitsmessungen beziehungsweise globale Radioaktivitätsmessungen arbeiten. Sie ermöglichen nicht eine prompte, ortsgenaue Detektion und Interpretation auftretender Leckagen und Aussagen über deren Art und Größe, wie es beim Betrieb solcher Anlegen aus sicherheitstechnischen, aber auch aus wirtschaftlichen Gründen notwendig ist. Auch die in der Entwicklung befindlichen akustischen Verfahren können nicht als zufriedenstellend erachtet werden da sie nur sehr große Lecks (ca. 400 l/h) detektieren und diese auch nur, wenn sie schlagartig und nicht - wie zu erwarten - allmählich auftreten. Darüberhinaus ist dieses Verfahren aufwendig und durch die Anordnung im Gefahrenbereich mit zu vielen möglichen Stör- und Fehlerquellen behaftet, um den sicherheitstechnisch erforderlichen Anforderungen zu genügen.
• Das dieser Erfindung zugrunde liegende Leckage- Detektion und -Interpretationaverfahren vermeidet die beschriebenen Nachteile dadurch, das aus der unmittelbaren Umgebungsatmosphäre der zu überwachenden Anlagen - bea ungsweise Rohrleitungsabschnitte über Probeentnahmesysteme (z.B. Schläuche, Röhrchen etc) atmosphärische Proben abgesaugt werden. An einem außerhalb des Beeinflussungsbereiches, z.Be des radioaktiven Strahlungsbereiches liegenden Ort werden die Proben analysiert, wobei die Analyse zunächst kontinuierlich oder diskontinuierlich mit einfachen Analysenverfahren, z.B. flammenionisationsdetektoren, Thermistorzellen, Dünnfilm-Polymer.Kondensatoren etc erfolgt und bei kritischen, auf Leckage hindeutenden Werten in einer zweiten Analysenstufe hochempfindliche und spezifisch detektierende Verfahren, wie Gaschromatographie, Slassenspektrometrie Laserspektrometrie etc zum Einsatz kommen. Diese Verfahren werden zur Kontrolle der ersten Analysenstufe, der Basisüberwachung, in bestimmten Abständen auch ohne angezeigten Bedarf angewandt.
• Zusätzlich werden hierbei geeignete Indikatoren, z.B. auf Feuchtigkeit reagierende Acetale, in die Umgebungsatmosphäre injiziert, deren Veränderungen qualitativ und quantitativ nachgewiesen werden. Darüberhinaus können bei auftretenden Leckagen aus dem Mebrial der Rohrleitungsisolierungen und Anlageumhüllungen, beziehungsweise bei vorpräpariertem material Indikatoren e-mit tert werden, die in de-m. heschriebenen Analysensystem zur Anzeige kommen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem gegenwärtigen Stand der Technik folgende wesentliche Vorteile auf: - schnelle und empfindliche Detektion von Leckagen - mögliche Quantifizierung und Qualifizierung von Leckagen - ausreichende Lokalisationseigenschaften - einfache, genaue und ungefährliche Justierung, Reparatur und Kontrolle des Analysensystems, da die Sensoren, Leitungen und Geräte zunerhalb der Leckageeinflußhereiche - z.9.
• au-oroib des radioaktiven Strahlungsbereiches installiert sind, Die riittels der analytischen Verfahren erhaltenen Werte werden einem Rechner zugeführt, durch diesen untereinander verglichen und auch hinsichtlich ihrer zeitlichen Entwicklung verfolgt. Bei Leckagedetektion wird guter Heranziehung der von benachbarten Meßstellen gemeldeten Werte der genaue Leckage-Ort und die Leckagemenge errechnet. Die Ergebnisse werden mit anderen relevanten den Gesamtzustand der Anlage charakterisierenden Daten über Rechner korreliert und in geeigneter weise z.B. in Einzeldarstellung, Kurven, Tabellen oder Schemata auf Sichtgeraten ausgegeben. Hiermit wird dem Überwachungspersonal eine optimale Unterstützung zur sicheren und frühzeitigen Erkennung, Ortung und Quantifizierung von Leckagen gegeben, Das Verfahren bietet ausreichend Informationen, um ueber sicherheitstechnisch oder wirtschaftlich erforderliche maZnahmen, beispielsweise bei Kernreaktoranlagen über die Mutwendigkeit des Abschaltens des Reaktors zu entscheiden und um nach Reaktorabschaltung gezielt die Leckage festzustellen um sie zu beheben.
• Entsprechendes gilt für Wärmekraftwerke, Chemische und andere Industrieanlagen.
• Beispiel 1 An einem Rohrleitungsabschnitt eines Kernreaktorprimärkreislaufes wird in Abständen von ca. 2 m mittels eines Röhrchensystems in unmittelbarer Nähe des Anlageteiles bzw. unter der Isolierung Umgebungsatmosphäre abgesaugt und zu einer außerhalb des kritischen Strahlungsbereiches gelegenen Analyseeinrichtung geführt. Mittels einfacher methoden, z.U. über Dünnfilm-Polymer kondensatoren, Flammen-Ionisationsdetektoren, Thermistorzellen etc werden die den Analysatoren zugeführten Proben permanent unter sucht. Bei Auftreten von signifikanten Veränderungen der analytischen Werte werden die Proben sodann über spezifisch detektierende hochempfindliche methoden, zOB. Gaschromatographie, Massenspektrometrie oder Laserspektrometrie verarbeitet. Die ermittelten Werte werden einem Rechner zugeführt und in vorprogrammiertar Weise für das Überwachungspersonal zur Darstellung gebracht.
• Beispiel 2 Die in Beispiel 1 dem Analysensystem zugeführten Volumenproben werden nach Injektion von geeigneten Indikatoren in den unmittelbaren Probeentnahmebereich analysiert. Die Indikatoren können auch als Zersetzungsprodukte aus dem material der Rohrleitungsisolierungen und Anlageumhüllungen emittiert werden oder als Zersetzungsprodukte von entsprechend vorpräpariertem material bei Leckagen auftreten.
• Beispiel 3 Die nach Beispiel 1 und 2 ermittelten und ausgewerteten Daten werden unter Heranziehung der Daten der weiteren Probeentnahmebereiche der auf Leckage zu untersuchenden Umschließungsabschnitte sowie unter Berücksichtigung der meßwerte über den Zustand der Gesamtanlage - wie Druck, Temperatur, globale Feuchtigkeit und Radioaktivität - zur Bestimmung des Leckageortes und der Leckage-Menge verwendet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum empfindlichen, ortungsfähigen und prompten fressen von Leckagen von Flüssigkeiten oder Gasen aus geschlosser Anlagen, Behältern oder Rohrleitungen, insbesondere bei Kernkraftwerk-Primärkreisläufen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Probeentnahmesystemen eßwertaufnahme, [leßwertanalyse und MeAwertverarbeitung zentral an einem von dem auf Leckage zu überwachenden Objekt räumlich getrenntem Ort erfolgt, wodorcF Umgebungseinflüsse wie Strahlenbelastung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck u.a. auf die Meßwertaufnehmer, Meßwertanalyse und Meßwertverarbeitung eliminiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Schlauch- oder Rührchenanordnungen Volumenproben aus der unmittelbaren Umgebungsatmosphäre der auf Leckage zu überwachenden Umschließungsabschnitte kontinuierlich abgesaugt und den räumlich getrennten Analyseapparaturen zugeführt werden.
3. 3 Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben nach Injektion geeigneter Indikatoren in den unmittelbaren Probeentnahmebereich entnommen werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dad Indikatoren, z.B. Zerfallsprodukte,nachgewiesen werden, die aus bekannten und verwendeten, beziehungsweise aus in geeigneter eise präparierten Isoliermaterialien und Umhüllungen der Rohrleitungen und Anlagenteile durch Einfluß von Feuchtigkeit, Radioaktivität, Temperatur, Chemikalien und anderen Lecl<ageauswirkungen emittiert werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Basis-Leckageüberwachung die Seßwertanalyse und -Auswertung kontinuierlich oder diskontinuierlich nach bekannten Verfahren erfolgt und mit geeigneten Rechenprogrammen ausgewertet wird und das regelmäßig zur Kontrolle, insbesondere aber bei ersten Leckageindizien zur Uerifikation und Interpretation der Störanzeige weitere Proben automatisch über hochempfindliche Analysenverfahren, wie Gaschromatographie, Cassenspe4trometrie, Laserspektrometrie u.a. verarbeitet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Leckageanalysenwerte mit anderen durch den Anlagenzustand beeinflußten Umgebungsdaten über Rechner korreliert und optisch dargestellt werden.