DE3006555A1 - System zur ermittlung und ortung eines defekten bauelementes in einem kernreaktor - Google Patents

Description

1A-3137
78A68

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION El Segundo, California, USA

System zur Ermittlung und Ortung eines defekten Bauelementes in einem Kernreaktor

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Kernreaktoren und insbesondere ein System zur Ermittlung und Ortung von defekten Bauelementen (FEDAL) sowie ein Verfahren zur Verwendung desselben in einem Kernreaktor, insbesondere in einem schnellen Brüter mit flüssigem Metall (LMFBR).

Der nachstehend beschriebene, spezielle Kernreaktor verwendet eine Anzahl von Brennelementanordnungen innerhalb eines aktiven Kerns, welcher wiederum innerhalb eines verschlossenen Gefäßes angeordnet ist. Jede Brennelementanordnung enthält .den Brennstoff des Reaktors sowie Spaltprodukte desselben, d.h. die gesamte aktive Substanz des Reaktors, insbesondere Plutoniumoxid. Diese aktive Substanz ist innerhalb einer relativ großen Anzahl von langgestreckten, hohlen Stangen (Ummantelung) eingeschlossen.

030036/0741

Letztere sind innerhalb eines offenen Behälters mit einem Einlaß und einem Auslaß angeordnet. Jeweils ein solcher Behälter zusammen mit den zugeordneten Brennstäben bildet eine einzelne Brennelementanordnung und alle diese Brennelementanordnungen sind innerhalb des aktiven Kerns angeordnet. Ferner umfaßt der Reaktor ein Kühlungsmedium aus flüssigem Metall, z.B. aus flüssigem Natrium, sowie Einrichtungen für die Zirkulierung eines Stroms dieses flüssigen Kühlmediums entlang eines Pfads, welcher in einem Abschnitt durch die Behälter für die Brennstäbe verläuft, und zwar von ihren Einlassen zu ihren Auslassen. Dieser Reaktortyp enthält noch eine Vielzahl anderer Komponenten üblicher Bauart, deren Beschreibung jedoch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist. Daher sollen diese weiteren Komponenten im folgenden nicht näher beschrieben werden.

Bei Kernreaktoren dieses Typs ist es oft erwünscht, falls nicht erforderlich, die Ummantelungen auf Defekte zu überwachen und somit Risse oder dergl. in den hohlen Brennstäben, welche Teil der Brennelementanordnungen sind, zu ermitteln. Falls ein solcher Riß relativ klein ist, kommt die hindurchströmende Flüssigkeit, insbesondere das flüssige Natrium, noch nicht in Kontakt mit der aktiven Substanz innerhalb des Brennelementstabes, z.B. mit dem Plutoniumoxid. Es treten in diesem Falle jedoch schon Inertgase, insbesondere Kr-85, Kr-88 und Xe-133 und Xe-135, in den Strom des Kühlmediums aus. Diese radioaktiven Gase emittieren γ-Strahlen. Wenn andererseits der Riß relativ groß ist, so kann das Natrium in den fehlerhaften Brennstab eindringen und in Kontakt mit dem Plutoniumoxid geraten. In diesem Falle wird das Natrium mit 1-137 und Br-87 kontaminiert. Dabei handelt es sich um zwei Spaltprodukte aus einer großen Anzahl von Spaltprodukten, welche bei dem Spaltprozeß innerhalb der Brennstäbe entstehen

030036/07A1

und deren Radioaktivität relativ rasch abklingt. Sie emittieren Neutronen. Die Ermittlung kleiner Risse und Fehlstellen ist relativ üblich und erfolgt typischerweise durch Messung der γ-Strahlen, welche von den austretenden Gasen Kr-85, 88 und dergl. emittiert werden, wenn diese Gase an der Oberfläche des zentralen Natriumbades innerhalb des Reaktorgefäßes austreten. Eine genaue und zuverlässige Ermittlung großer Risse ist Jedoch andererseits nicht einfach.

Eine Methode zur Überwachung der Brennelementanordnungen auf große Risse hin besteht in der Anordnung eines Neutronendetektors an einer Einlaßstelle in dem internen Wärmetauscher (IHX), welcher Teil des Gesamtreaktors ist und welcher innerhalb des Reaktorgefäßes untergebracht ist. In diesen internen Wärmetauscher wird das flüssige Natrium eingeleitet, nachdem es aus der Brennelementanordnung ausgetreten und in das zentrale Bad eingetreten ist. Bei dieser Methode ergibt sich eine Reihe von Problemen. Zunächst einmal ist es nicht immer möglich, das Überwachungsgerät an einer Stelle anzuordnen, an der Proben von Natrium gezogen werden können, welche durch alle Kernbrennelementanordnungen geströmt sind, und zwar aufgrund der Abmessungen des internen Wärmetauschers und aufgrund der verschiedenartigen Wege, auf denen das Natrium in letzteren eintritt. Ferner erfordert es eine erhebliche Zeitdauer, bis das Natrium die Natriumsammelaustrittsstelle des zentralen Bades für den internen Wärmeaustauscher erreicht. Dies bedeutet, daß zu diesem Zeitpunkt die Neutronen emittierenden Verunreinigungen, der Pegel der Neutronenemission, schon auf relativ geringe Werte abgeklungen ist. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit in Frage gestellt. Die Halbwertszeit von J-137 beträgt z.B. 55 Sekunden und die Halbwertszeit von Br-87 beträgt nur etwa 22 Sekunden. Andererseits dauert es bis etwa 150 Sekunden, bis bestimmte Natriumanteile die ausgewählte Einlaßstelle des internen Wärmetauschers auf ihrem Weg vom Reaktorkern erreichen.

030036/0741

Eine andere Methode zur Erfassung relativ großer Risse in den Brennstäben besteht darin, jede einzelne Brennstabanordnung zu überwachen, und zwar jeweils nur eine. Dieses Verfahren ist zuverlässig. Es ist jedoch äußerst zeitaufwendig und äußerst teuer, eine kontinuierliche, einzelne Überwachung aller Brennelementanordnungen vorzunehmen, da ein Kern bis zu 600 bis 700 Brennstabanordnungen umfassen kann.

Erfindungsgemäß wird ein besonders vorteilhaftes FEDAL-Verfahren für Kernreaktoren des oben beschriebenen Typs geschaffen, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Es werden vereinigte Proben des flüssigen Natriums gesammelt, sobald das flüssige Natrium durch ausgewählte Gruppen von Brennelementbehältern strömt, während der Neutronenemissionspegel etwaiger kontaminierender Spaltprodukte noch relativ hoch ist. Hierdurch wird dieses Verfahren besonders zuverlässig. Falls sich Anzeichen für einen Riß oder dergl. ergeben, werden einzelne Proben genommen, und zwar nur in diesem Falle zum Zwecke der Ermittlung der für die Verunreinigungen verantwortliche Brennelementanordnung(en). Auf diese Weise kann man es vermeiden, alle einzelnen Brennelementanordnungen ständig zu überwachen und ständig Proben zu nehmen.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige und dennoch wirtschaftliche FEDAL-Technik für Kernreaktoren des oben beschriebenen Typs zu schaffen.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige Technik zur Ermittlung relativ großer Risse in den vorerwähnten Brennelementstäben zu schaffen, wobei kombinierte Proben von Natrium an den Auslässen von ausgewählten Brennstabbehältern gesammelt werden, während der Neutronenemissionspegel von etwaigen kontaminierenden Spaltprodukten noch relativ hoch ist.

030036/0741

Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, einzelne Natriumproben nur dann zu sammeln, wenn die kombinierte Probe einen Riß in einem oder mehreren Brennstäben anzeigt.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein FEDAL-System zu schaffen, welches eine unkomplizierte und zuverlässige Ventilanordnung verwendet, zum Zwecke der Sammlung von kombinierten Natriumproben sowie von einzelnen Proben.

Wie bereits erwähnt und wie im einzelnen noch näher erläutert, ist die beschriebene, spezielle FEDAL-Technik besonders brauchbar in Verbindung mit einem speziellen Typ eines Kernreaktors, nämlich eines DiFBR. Dieser Reaktortyp umfaßt ein Gehäuse für einen reaktiven Kern innerhalb eines Gefäßes und eine Vielzahl von Brennstabanordnungen innerhalb des Kerns. Jede dieser Brennstabanordnungen umfaßt einen offenen Behälter mit einem Einlaß und einem Auslaß und eine aktive Substanz, z.B. Plutoniumoxid, welche innerhalb einer relativ großen Anzahl von langgestreckten, hohlen Stäben eingeschlossen ist, die ihrerseits in dem Behälter angeordnet sind. Dieser Reaktor umfaßt ferner ein Kühlmedium aus flüssigem Metall, z.B. flüssigem Natrium, und Einrichtungen zur Kreislaufführung eines Stroms des KUhI-mediums entlang eines Pfads, welcher in einem Abschnitt durch den Behälter für die Brennstäbe verläuft, und zwar von deren Einlassen zu deren Auslassen.

Die erfindungsgemäße Technik erfaßt Risse ausreichender Größe, welche sich in den hohlen Brennelementstäben ausgebildet haben, so daß mindestens ein vorbestimmtes kontaminierendes Spaltprodukt in den Strom des flüssigen Natriums gelangen kann, während dieses durch die Behälter fließt. Bei dieser Technik wird eine kombinierte Probe des flüssigen Metalls an den Auslassen von mindestens einer Gruppe

030036/0741

.!■

der Brennelementbehälter genommen und auf die Anwesenheit oder Abwesenheit von kontaminierenden Spaltprodukten untersucht. Falls die Anwesenheit von kontaminierenden Spaltprodukten in der Probe festgestellt wird, so zeigt dies das Vorhandensein eines Risses an. Nun werden einzelne Proben des Kühlmediums selektiv genommen, und zwar jeweils nur eine, und zwar an den Auslässen der Brennelementbehälter der jeweils gleichen Gruppe, und diese einzelnen Proben werden sodatin ebenfalls auf Anwesenheit oder Abwesenheit der kontaminierenden Spaltprodukte untersucht. Auf diese Weise wird ermittelt, welche einzelne(n) Brennelementanordnung(en) aufgrund eines Risses für die Kontaminierung verantwortlich ist bzw. sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Kernreaktors mit dem erfindungsgemäßen FEDAL-System;

Fig. 1A eine Seitenansicht einer Brennstabanordnung (wobei Teile herausgebrochen sind), welche Teil des in Fig. 1 gezeigten Reaktors ist und mit dem erfindungsgemäßen FEDAL-System verbunden ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des erfindungsgemäßen FEDAL-Systems gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt eines mit der LJ.nie 3 umgebenen Teilbereichs des Systems gemäß Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 3;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines weiteren Teilbereichs der Fig. 2, welcher mit einer Linie 6 umgeben ist;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6;

030036/0741

.Ao-

Fig. 8A -und 8B Seitenansichten von in Fig. 2 mit Kreislinien 8A, 8B umgebenen Teilbereichen des Systems;

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie 9-9 der Fig. 8A;

Fig. 10 eine Seitenansicht entlang der Linie 10-10 der Fig. 8B;

Fig. 11 eine Seitenansicht eines weiteren Teilbereichs des erfindungsgemäßen Systems der Fig. 2, welcher mit einer Kreislinie 11 umgeben ist;

Fig. 12 eine Seitenansicht eines weiteren Teilbereichs des erfindungsgemäßen Systems der Fig. 2, welcher mit einer Kreislinie 12 umgeben ist;

Fig. 13A und 13B Seitenansichten weiterer Teilbereiche des Systems der Fig. 2, welche in Fig. 2 von Kreislinien 13A und 13B umgeben sind; und

Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie 14-14 der Fig. 13B.

In den Zeichnungen sind gleiche oder sich entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt einen schnellen Brüter mit flüssigem Metall vom Badtyp, welcher allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Reaktor 10 umfaßt einen aktiven Kern 12, welcher innerhalb eines Gefäßes 14 untergebracht ist. Eine Vielzahl von Brennstabanordnungen 16 ist innerhalb des Kerns untergebracht und jede umfaßt einen offenen Behälter 18 mit Einlassen in Form von Durchgängen 20 am unteren Ende und mit einem offenen Auslaß 22 am oberen Ende (Fig. 1A). Eine aktive Substanz, z.B. Plutoniumoxid, ist innerhalb einer großen Anzahl von langgestreckten, hohlen Stäben 24 eingeschlossen, welche vertikal nebeneinander innerhalb der Behälter angeordnet sind. Diese Brennstäbe sind vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt. Dennoch unterliegen sie gelegentlich einem Bruch oder einer Rißbildung. Der Reaktor 10 umfaßt ferner ein Kühlmedium aus flüssigem Metall, insbesondere aus flüssigem

030036/0741

300G555 - ?-

Natrium, und herkömmliche, nichtgezeigte Einrichtungen zur Kreislaufführung eines Stroms des Kühlmediums entlang eines durch Pfeile 26 angedeuteten Pfads. Wie am besten aus Fig. 1A in Verbindung mit Fig. 1 ersichtlich, umfaßt dieser Pfad einen Strömungsquerschnitt, welcher durch jeden der Brennstabbehälter verläuft, und zwar von deren Einlassen 20 bis zu deren Auslassen 22.

Alle bisher beschriebenen Reaktorkomponenten sind von üblicher Bauart und werden daher nur so weit beschrieben, wie dies für ein vollständiges Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Es sollte bemerkt werden, daß der Reaktor auch weitere, übliche Komponenten umfaßt, z.B. einen üblichen internen Wärmeaustauscher (IHX), welcher allgemein mit 28 bezeichnet ist, sowie einen unteren Instrumentierungsbereich 30 oder Instrumentenbaum und eine Reinigungsschleife 32 für das das Bad überlagernde Gas, welches typischerweise aus Argon oder Helium besteht. Dieses Gas sammelt sich in einem Zwischenraum 34 zwischen dem zentralen Bad 36 von flüssigem Natrium und der Reaktorabdeckung 38 an.

Zusätzlich zu den verschiedenen, üblichen Komponenten umfaßt der Kernreaktor 10 das erfindungsgemäße System zur Erfassung und Ortung von defekten Brennelementen (FEDAL). Dieses System ist allgemein mit 40 bezeichnet. Falls ein oder mehrere Plutoniumoxid enthaltende Brennelementstäbe 24 einen Riß genügender Größe aufweisen, so kann das Natrium in Berührung mit dem Plutoniumoxid gelangen, so daß eine Anzahl von kontaminierenden Verunreinigungen in den Natriumstrom eintreten kann, insbesondere 1-137 und Br-87, welche beide Neutronen mit einer relativ hohen Abklinggeschwindigkeit emittieren. Das erfindungsgemäße FEDAL-System 40 dient zur Ermittlung der einzelnen Brennelementanordnung (en) , welche fehlerhafte Brennstäbe enthalten. Das er-

030036/0741

3008555

_mm ei _tm

• /12-

findungsgemäße System 40 erfüllt diese Aufgabe auf zuverlässige, wirtschaftliche Weise. Zunächst wird eine kombinierte Probe des Natriums an den Auslassen von mindestens einer Gruppe der Brennelementbehälter 18 gezogen. Es kann eine Anzahl der Systeme 40 verwendet werden, um alle Brennelementanordnungen zu überwachen. Dies ist das bevorzugte Verfahren, falls eine relativ große Anzahl derartiger Anordnungen vorgesehen ist. Es kann jedoch auch ein einzelnes System verwendet werden, um alle Brennelementanordnungen in einem Reaktor zu überwachen. In jedem Falle wird die vereinigte Probe des Systems oder der Systeme jeweils auf die Anwesenheit oder Abwesenheit von Neutronen untersucht und somit auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Risses in mindestens einem Brennstab der zugeordneten Gruppe von Brennttabanordnungen. Im Falle einer kombinierten Probe zeigt dies einen Riß an. oVorzugsweise nur in diesem Falle zieht nun das jeweilige System 40 einzelne Proben von Natrium, und zwar jeweils nur eine, an den Auslassen der Brennstabbehälter der zugeordneten Gruppe und diese einzelnen Proben werden auf Anwesenheit oder Abwesenheit von Neutronen untersucht, und zwar zur Ermittlung der einzelnen defekten Brennelementanordnung(en).

Im folgenden soll das erfindungsgemäße FEDAL-System 40 anhand der Fig. 2 im einzelnen erläutert werden. Dieses System umfaßt als primäre Komponente eine Ventilanordnung 42, welche dazu dient, Proben von flüssigem Natrium an den Auslassen 22 einer ausgewählten Gruppe von Brennstabanordnungen 16 zu ziehen, und zwar mittels eines Systems von Saugrohren 44. Wie man am besten aus Fig. 1A erkennt, erstrecken sich die einzelnen Saugrohre in das offene, obere Ende eines jeden Brennstabbehälters 18 der ausgewählten Gruppe von Brennstabanordnungen, und zwar neben einem Thermoelement 46, welches typischerweise Teil des Instrumentenbaums 30 bildet. Wie nachfolgend erläutert, dient die Ven-

030036/07A1

•AL

tilanordnung 42 ferner zur Kombinierung der Natriumproben, welche durch alle Saugrohre gezogen wurden, wobei man eine einzige kombinierte Probe erhält. Ferner dient diese Ventilanordnung 42 dazu, wahlweise einzelne Natriumproben an den Auslässen der Brennelementbehälter zu ziehen, und zwar jeweils nur eine. Die kombinierte Probe wird durch einen Schenkel 40a des Systems 40 hochgepumpt, und zwar zu einem Neutronendetektorabschnitt 48 und durch diesen hindurch. Hierzu dient ein Pumpabschnitt 50 und im unteren Bereich durch einen Schlupfabschnitt 51. Die einzelnen Proben werden durch einen zweiten Schenkel 40b des Systems 40 hochgepumpt, und zwar einzeln zu einem zweiten Neutronendetektorabschnitt 52 und durch diesen hindurch. Hierzu dient ein zweiter Pumpabschnitt 54. Der Neutronendetektorabschnitt 52 dient ferner als Teil der Ventilanordnung 42.

Die Ventilanordnung 42 arbeitet regulär im Sinne eines kontinuierlichen und sukzessiven Ziehens von kombinierten Natriumproben, welche durch den Detektorabschnitt 48 und danach in das Natriumbad 36 gepumpt werden. Während dieser Prozedur werden die sukzessiven Proben kontinuierlich auf die Emission von Neutronen überwacht. Solange keine Neutronen festgestellt werden, geht man davon aus, daß kein Riß oder kein äquivalenter Defekt in den überwachten Brennstäben vorliegt. Individuelle Proben werden in diesem Falle nicht gezogen. Sollte jedoch die Emission von Neutronen ermittelt werden, welche über einem vorbestimmten Hintergrundpegel liegen, welcher leicht durch die Bedienungsperson festgelegt werden kann, so beginnt die Ventilanordnung 42, einzelne Natriumproben zu ziehen, und zwar jeweils immer nur eine, und diese Proben werden durch den Neutronendetektorabschnitt 52 gepumpt und auch sie gelangen schließlich wieder in das Natriumbad 36 zurück. Auf diese Weise wird jede einzelne Natriumprobe auf die Emission von Neutronen untersucht, und es kann somit festgestellt werden, welche

030036/0741

Brennstabanordnung(en) für den ermittelten Defekt verantwortlich ist bzw. sind. Zu diesem Zweck sind übliche Steuereinrichtungen vorgesehen, welche nicht gezeigt sind und welche die Ventilanordnung automatisch im Sinne des Ziehens einzelner Proben ansteuert, falls dies sich bei der Prüfung der vereinigten Probe als erforderlich erweist. Hierzu kann man z.B. den Neutronendetektor, welcher einen Teil des Abschnitts 48 bildet und welcher im folgenden näher erläutert wird, mit dem Mechanismus zur Steuerung der Ventilanordnung 42 und des Abschnitts 52 verbinden.

Im folgenden sollen einzelne Komponenten des erfindungsgemäßen FEDAL-Systems 40 erläutert werden. Die Erläuterung beginnt dabei mit der Ventilanordnung 42. Diese ist in den Fig. 3 bis 5 gezeigt. Die Ventilanordnung 42 umfaßt ein langgestrecktes Gehäuses 56, welches einen Teil des Schenkels 40b bildet und eine Reihe von mit Abstand zueinander angeordneten Durchgängen oder Öffnungen 58 aufweist. Diese erstrecken sich von der Außenfläche 60 zur Innenfläche 62. Diese mit Abstand zueinander angeordneten Durchgänge entsprechen in der Zahl den Auslassen 22 der einzelnen Brennelementanordnungen und sie stehen in strömungsmäßiger Verbindung mit diesen Auslassen, und zwar über die bereits zuvor beschriebenen Saugrohre 44. Wie man am besten aus Fig.3 erkennt, wird das Natrium von den einzelnen Brennstabanordnungen durch die Saugrohre und die zugeordneten Durchgänge 58 in das Gehäuse 56 gezogen und innerhalb des Gehäuses vermischt, wobei man eine einzige, kombinierte Probe erhält. Diese wird nun aus dem Bodenbereich des Gehäuses durch ein U-förmiges Verbindungsrohr 64 in den Schenkel 40a überführt. Dies soll im folgenden näher erläutert werden.

Zur Gewinnung einzelner Proben des Kühlmediums der einzelnen Brennstabanordnungen umfaßt die Ventilanordnung 42 einen Ventilkopf 66 und ein damit zusammenwirkendes Rohr 68

03 0 0 36/0741

.AS-

sowie eine Anordnung 70 für die Bewegung des Ventilkopfes und des zugehörigen Rohrs zu den einzelnen Öffnungen 58, und zwar jeweils nur zu einer dieser Öffnungen zum Zwecke der Gewinnung einer einzelnen Probe des Kühlmediums, welche durch das Saugrohr 44 angesaugt wird. Der Ventilkopf umfaßt eine Kammer 72 für die Aufnahme der Kühlmediumprobe. Diese Kammer öffnet sich einerseits zu einer die Stirnfläche berührenden Fläche 74 hin und steht andererseits in strömungsmäßiger Verbindung mit dem unteren Bereich des Rohrs 68. Die Stirnfläche 74 des Ventils ist derart ausgebildet, daß sie an der Innenfläche 62 des Ventilgehäuses im Bereich der einzelnen Öffnungen oder Durchgänge 58 anliegen kann, so daß die Kammer 72 jeweils in strömungsmäßiger Verbindung mit einem einzelnen Saugrohr 44 steht, und zwar jeweils nur mit einem Saugrohr. Auf diese Weise gelangt eine einzelne Kühlmediumprobe von der zugeordneten Brennstabanordnung in die Ventilkopfkammer 72 und sie wird nachfolgend durch das Rohr 68 und schließlich durch den Neutronendetektorabschnitt 52 aufwärtsgezogen. Die Anordnung 70 dient dazu, den Ventilkopf in strömungsmäßige Verbindung mit jedem einzelnen Saugrohr, und zwar jeweils nur mit einem Saugrohr, zu bringen. Erfindungsgemäß gelingt dies, ohne daß man die Stirnfläche 74 des Ventilkopfes entlang der Innenfläche 62 des Gehäuses ziehen muß, wenn der Ventilkopf von Durchgang 58 zu Durchgang 58 bewegt wird.

Wie man am besten aus den Fig. 4 und 5 erkennt, umfaßt die Anordnung 70 zwei primäre Halteplatten 76, welche von der Unterseite einer hohlen, sich vertikal erstreckenden Trommel 78 herabhängen und mit der Trommel über einen zentralen Flansch 80 und Bolzen 82 fest verbunden sind. Diese Trom-, mel und die beiden Seitenplatten sind gemäß dem Doppelpfeil 84 auf- und abbewegbar und gemäß dem Doppelpfeil 86 drehbar (Fig. 5). Der Ventilkopf 66 ist mit Hilfe eines Winkelstücks 88 an den beiden Seitenplatten befestigt und

0300 36/0741

300R5R5

kann zusammen mit diesen bewegt werden. Das Verbindungstück 88 ist zwischen den beiden Platten angeordnet und verschwenkbar mit Hilfe eines Drehstiftes 90 mit diesen verbunden. Das unterste Ende 92 des Winkelstücks 88 ist kugelförmig ausgebildet und somit Teil eines Kugelgelenks zwischen dem Verbindungsstück und dem Ventilkopf. Das hinterste Ende des Verbindungsstücks ist ebenfalls kugelförmig ausgebildet. Es ist Teil eines Kugelgelenks zur Verbindung dieses Winkelstücks mit einem zweiten, gewinkelten Verbindungsglied 96. Dieses letztere Verbindungsglied ist fest mit dem unteren Ende einer sich vertikal nach oben erstreckenden Stange 98 verbunden, welche sich koaxial durch die Trommel 78 und durch den Schenkel 40b nach oben erstreckt. Wie weiter unten erläutert, ist die zentrale Stange gemäß dem Doppelpfeil 100 in Fig. 3 auf- und abbewegbar, und zwar unabhängig von der Hin- und Herbewegung bzw. Drehbewegung der Trommel 78 und der Seitenplatten 76.

Der genaue Vorgang der Auf- und Abbewegung und Drehung der Trommel 78 und der Hin- und Herbewegung der Mittelstange wird weiter unten näher erläutert. An dieser Stelle soll lediglich der Zweck dieser verschiedenen Bewegungen erwähnt werden. Zunächst ist es ersichtlich, daß der Ventilkopf 66 zwischen der in Fig. 3 gezeigten untersten Position, in der der Ventilkopf in horizontaler Fluchtung mit den untersten Durchgängen 58 und den zugeordneten Saugrohren steht, und der obersten Position, in der der Ventilkopf in horizontaler Fluchtung mit den obersten Durchgängen und den zugeordneten Saugrohren steht, bewegt werden muß. Dies gelingt durch eine selektive Bewegung der Trommel 78 zwischen diesen beiden Positionen in Richtung des Doppelpfeils 84. Es ist ferner ohne weiteres ersichtlich, daß der Ventilkopf auch um die Achse des Gehäuses 56 gedreht werden muß, da die verschiedenen Durchgänge das Gehäuse umgeben.

030036/0741

Dies gelingt durch Drehen der Trommel 78 um ihre eigene Achse gemäß dem Doppelpfeil 86. Mit der bisher beschriebenen Ventilanordnung kann der Ventilkopf derart bewegt werden, daß er in Verbindung mit allen Durchgängen für das Kühlmedium gelangen kann. Dies würde jedoch bedeuten, daß die Stirnfläche 74 des Ventilkopfes über die Innenfläche 62 des Gehäuses schleifen müßte, wodurch diese Stirnfläche und ferner der gesamte Ventilkopf einer starken Abnutzung und einer unerwünschten Beanspruchung unterliegen würde.

Erfindungsgemäß wird der Ventilkopf während der Bewegung zwischen den Durchgängen von der Innenfläche 62 abgerückt, und zwar mit Hilfe der beiden Winkelstücke 88 und 90 und der Mittelstange 98. Wenn die beiden Winkelstücke und die zentrale Stange in der mit ausgezogenen Linien in Fig. 3 gezeigten Position stehen, so liegt die Stirnfläche 74 des Ventilkopfes an der Innenfläche 62 an, so daß die Kammer 72 in strömungsmäßiger Verbindung mit dem zugeordneten Durchgang steht. Wenn jedoch die Stange gemäß der Pfeillinie 100 aufwärtsbewegt wird, so wird hierdurch das Winkelstück 96 ebenfalls aufwärtsbewegt, und es kann in die mit gestrichelten Linien gezeigte Position gelangen. Dies führt wiederum zu einer Verschwenkung des Winkelstücks 88 im Uhrzeigersinn um den Stift 90 (Fig. 3), wodurch der Ventilkopf von der Innenfläche 62 abgerückt wird. Der Ventilkopf wird in dieser Position gehalten, während die Trommel 78 zwischen den einzelnen Durchgängen bewegt wird und nach Erreichen des nächsten, ausgewählten Durchgangs wird der Ventilkopf wieder in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Position eingerückt.

Wie man am besten aus Fig. 3 erkennt, umfaßt die Trommel einen unteren, erweiterten Kopf 102, welcher derart dimensioniert ist, daß er genau verschiebbar in das Gehäuse 56 paßt und entlang dessen Innenfläche gleitet. Der erweiterte

030036/0741

300G555

Kopf 102 umfaßt Enddichtungen 104, welche verhindern, daß das Natrium in das Gehäuse eindringt und zwischen der Innenfläche dieses Gehäuses und dem erweiterten Kopf nach oben gelangt. Wie die nachfolgenden Zeichnungen zeigen, erstreckt sich der Rest der Trommel 78 innerhalb des Schenkels 40b vollständig aufwärts bis hinauf zum Abschnitt Am unteren Ende ist die Trommel 78 zentral durch ein Ankerband 106 gehalten. Andererseits erstreckt sich das Rohr 68, welches zusammen mit der Trommel rotiert, nur bis hinauf zum Abschnitt 54. Hier steht es in strömungsmäßiger Verbindung mit einem stationären Rohr, welches sich bis zum Abschnitt 52 hinauferstreckt. Zur Kompensation thermischer Ausdehnungen umfaßt das Rohr 68 einen helixförmigen, gewendelten Abschnitt 108, welcher sich um die Trommel 78 erstreckt.

Im folgenden soll nun näher auf

den Pumpenabschnitt 54 eingegangen werden, der am besten in den Fig. 6 und 7 zu erkennen ist. Zunächst soll Jedoch bemerkt werden, daß die zuvor beschriebene Trommel 78 sich in diesen Pumpenabschnitt und durch diesen hindurch erstreckt, in dem sie sich dreht und relativ dazu hin- und herbewegt, und daß sie durch zusätzliche Ankerbänder 106 gehalten wird. Diese Ankerbänder dienen ebenfalls zur Halterung eines Verlängerungsabschnitts 108 des Rohrs 68, der das Rohr mit einem weiteren Rohrabschnitt 110 verbindet. Der letztere Abschnitt 110 ist vertikal (aber nicht drehend) angeordnet, während der Abschnitt 108 sowohl vertikal als auch drehbar mit dem Rohr 68 und der Trommel 78 bewegbar ist und zur Kompensation einer solchen Bewegung dient. Im Hinblick darauf umfaßt das unterste Ende des Abschnitts 110 eine Düse 111 mit Dichtungsringen 113» die sich in abdichtender Weise innerhalb des Abschnitts 108 gleitbär bewegen, wenn sich letzterer mit dem Rohr 68 auf- und abwärtsbewegt.

030036/0741

Jl

Gemäß Fig. 6 erstreckt sich die Trommel 78 durch einen Fluchtungs- und Zentrierring 112, welcher sich vollständig aufwärtserstreckt bis in den obersten Abschnitt 52. Dieser Fluchtungs- und Zentrierring ist mit der Trommel verbunden, so daß eine Drehbewegung, jedoch keine vertikale Bewegung möglich ist. Hierzu sind drei Vorsprünge 122 vorgesehen, welche mit entsprechenden Nuten zusammenwirken (Fig. 7). Sowohl der Fluchtungs- und Zentrierring 112 als auch die Trommel 78 erstrecken sich durch ein stationäres Außengehäuse 124 mit einer sich konisch nach unten erweiternden Öffnung 126. Dieses Gehäuse enthält eine Pumpe 128 für eine relativ langsame Strömung. Diese dient dazu, die einzelnen Natriumproben (welche durch die Ventilanordnung ausgewählt wurden) durch den Neutronendetektorabschnitt 52 und sodann zurück zum Bad 36 zu fördern. Die Pumpe 128 ist auf der Innenseite des Gehäuses 124 befestigt und somit stationär.

Da die Pumpe 128 stationär ist und da der Rohrabschnitt 110 zusammen mit dem Ring 112 drehbar ist, ist es erforderlich, eine zweckentsprechende Verbindung zwischen der Pumpe und dem Abschnitt 110 vorzusehen. Dies gelingt mit Hilfe einer Kupplung 130, welche Teil des Fluchtungs- und Zentrierrings 120 und des Gehäuses 124 ist. Diese Verbindung umfaßt eine Ringnut 132 rund um die Außenperipherie eines verdickten Abschnitts des Fluchtungs- und Zentrierrings. Diese Ringnut steht ständig in strömungsmäßiger Verbindung mit dem Abschnitt 110 des Rohrs 68, da dieser rohrförmige Abschnitt sich durch den verdickten Bereich des Rings erstreckt, wie man aus Fig. 6 erkennt. Ferner umfaßt das Gehäuse 124 einen stationären Ring 134, welcher sich um die Ringnut 132 erstreckt, wobei letztere gegen eine Leckströmung nach oben und unten durch zusätzliche Kolbenringe 136 abgedichtet ist. Der Ring 134 umfaßt einen stationären Durchgang 138, welcher in strömungsmäßi-

030036/0741

•■20-

ger Verbindung mit der Ringnut 132 steht. Auf diese Weise kann trotz der Drehung des Flüchtlings- und Zentrierringes 120 zusammen mit der Trommel 78 die strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Rohrabschnitt 110 und der Pumpe 128 mittels der Verbindungsorgane 130 aufrechterhalten werden. Der obere Rohrabschnitt 140, welcher sich aus dem hinteren oder oberen Ende der Pumpe nach oben erstreckt, bildet somit lediglich eine Verlängerung des Rohrs 68. Dieser obere Rohrabschnitt 140 erstreckt sich aufwärts bis zum Neutronendetektorabschnitt 52. Ein zweckentsprechendes Kabel 142 für die Energieversorgung der Pumpe erstreckt sich ebenfalls neben dem Rohrabschnitt 14O aufwärts bis in den Detektorabschnitt 52. Der Rohrabschnitt 140 umfaßt mindestens eine Spulenwindung für thermische Ausdehnung. Ferner ist ein zweites Rohr 144 innerhalb des Gehäuses 124 angeordnet und dieses Rohr erstreckt sich vom Neutronendetektorabschnitt 52 abwärts. Dieses letztere Rohr bildet eine Fortsetzung der Rohre 68 und 14O und dient der Rückführung der Strömung des Natriums in das Bad 36. Das abwärtsgerichtete Rohr 144 umfaßt ebenfalls einen helixförmigen Abschnitt 146 für Wärmeausdehnung.

Im folgenden wird der Neutronendetektorabschnitt 52 anhand der Fig. 8A, 8B, 9 und 10 näher erläutert. Dieser Abschnitt dient nicht nur zur Erfassung der Neutronen der einzelnen Natriumproben; er umfaßt auch die zweckentsprechenden Antriebseinrichtungen für die Hin- und Herbewegung und Drehung der vorbeschriebenen Trommel 78, welche Teil der Ventilanordnung ist, sowie für die Hin- und Herbewegung der zentralen Stange 98. Ferner umfaßt dieser Abschnitt ein übliches System zur Analyse von Heliumgas und Argongas, welche aufgrund von Nadellöchern in den Brennstäben in den Natriumstrom emittiert werden.

Q30Q36/0741

3 O O β b 5 5

Im folgenden soll zunächst auf Fig. 8A Bezug genommen werden. Zunächst muß bemerkt werden, daß die vorbeschriebene Trommel 78 sich durch das Gehäuse 124 zusammen mit dem Rohr 140 und dem abwärtsgerichteten Rohr 144 erstreckt. Das Rohr 14O umfaßt einen in dem Rohr angeordneten Durchflußmesser 150. Es erstreckt sich im übrigen jedoch ununterbrochen aufwärts bis zum oberen Ende des Abschnitts 52. Es ist hier zu einer Reihe von helixförmigen Wicklungen gewunden, welche die Neutronendetektorspule 152 gemäß Fig. 8B bilden. Durch diesen helixförmigen Abschnitt bildet sich eine konzentrierte oder relativ große Menge Natrium innerhalb eines relativ kleinen Bereichs für die Prüfung mit Hilfe einer nachfolgend beschriebenen Neutronendetektor einrichtung. Das andere Ende des helixförmigen Abschnitts ist mit einem geradlinigen Abschnitt 154 gemäß den Fig. 8A und 8B verbunden, welches Teil des abwärtsgerichteten Rohrs 144 ist. Wie man am besten aus Fig. 8A erkennt, erstreckt sich der Rohrabschnitt 154 abwärts bis zu einer Gasfalle 156, deren abwärtsgerichteter Auslaß mit dem vorerwähnten, abwärtsgerichteten Rohr 144 verbunden ist. Auf diese Weise werden die durch das vorerwähnte Rohr 68 und durch das Rohr 140 aufwärtsgepumpten, einzelnen Natriumproben durch den helixförmigen Abschnitt 152 und danach durch den abwärtsgerichteten Abschnitt 154 und schließlich durch die Gasfalle 152 und sodann durch das abwärtsgerichtete Rohr 144 in das Natriumbad zurückgeführt. Die Gasfalle kann von herkömmlicher Bauart sein. Sie dient der Abtrennung der Gase von dem Natrium, während dieses durch seine Schleife strömt. Diese Gase werden mit Hilfe eines Rohrs 158 von der Gasfalle zu einem nichtgezeigten Gasanalysengerät geführt. Ein Vakuum- und Heliumspül-Rohr 160 ist ebenfalls mit dem Kopf der Gasfalle verbunden und mit einer nichtgezeigten Vakuumquelle verbunden. Das abgetrennte Gas wird nach der Analyse durch ein Rückkehrrohr 162 zurückgeführt. Dieses ist mit dem unteren Ende der Gas-

Q30036/07A1

3 U O b b O -3 - VB -

falle 156 verbunden, während es andererseits mit dem nichtgezeigten Gasanalysengerät am anderen Ende verbunden ist. Ein zweites Rückkehrrohr 164 dient zur Rückführung von Natrium zurück in die Gasfalle.

Im folgenden wird auf Fig. 8B Bezug genommen. Man erkennt, daß die Spule 152 sich um einen Abschnitt der Trommel 78 erstreckt, wobei ein Innengehäuse 170 vorgesehen ist, welches im folgenden näher erläutert wird. Dieses Gehäuse befindet sich zwischen der Trommel 78 und der Spule 152 zusammen mit einer zylindrischen Isolierschicht 172 und einem Heizelement 174. Ferner ist eine zweite Isolierschicht 176 konzentrisch um die Spule 152 angeordnet, gefolgt von einer konzentrischen, Gas enthaltenden Schicht 178, auf die wiederum eine Bleiabschirmschicht 180 sowie eine andere Schicht 182 mit darin enthaltenem Gas folgt. Über dieser Schicht aus eingeschlossenem Gas ist eine Schicht aus Graphit 184 angeordnet. Zwischen der Schicht aus Graphit und einer weiteren Schicht 186 aus boratisiertem Graphit sind He -Zähler 188 zur Erfassung der Neutronen angeordnet. Alle diese Komponenten sind innerhalb eines Außengehäuses 190 vorgesehen, welches sich von einem unteren Ende 192 (Fig. 8A) einschließlich der Enddichtungen 194 zu einem oberen Ende 196 erstreckt, welch letzteres an der Unterseite einer Deckplatte 198 anliegt. Ein Verteiler 200 ist zwischen dieser Deckplatte 198, dem Gehäuse 196, einem Bleiabschirmring 202 und einer zweiten Schicht, genauer gesagt einem Ring 204 aus boratisiertem Graphit, ausgebildet. Diese Verteilerkammer 200 dient der Unterbringung der Leitung 206, welche dem Zähler 188 zugeordnet ist. Alle diese verschiedenen Komponenten sind innerhalb eines äußeren Mantels 208 untergebracht. Ein Interface 209 ist für das Spülgas, die Stromzufuhr, die Steuerleitungen, die Gasprobe und das Gas für die Untersuchung der Anwesenheit von anwesenden Spaltprodukten im Natrium vorgesehen.

030036/074 1

Die verbleibenden Komponenten des Abschnitts 52 des Systems 40 dienen der Hin- und Herbewegung und der Drehbewegung der Trommel 78 sowie der Hin- und Herbewegung der mittleren Stange 98. Zunächst soll die Drehbe'wegung der Trommel um ihre eigene Achse erläutert werden. Dies erfolgt mit Hilfe eines Motors 210, welcher außerhalb des oberen Gehäuses 212 angeordnet ist. Dieser Motor umfaßt eine Antriebswelle 213, welche ein Zahnrad 214 innerhalb des Gehäuses 212 trägt. Das Kegelzahnrad 214 kämmt mit einem größeren Stirnkegelzahnrad 216, welches fest um die Trommel 78 angeordnet ist, und zwar zusammen mit einer Zahnkranzhalterung 218. Diese letztere Halterung liegt auf einer Lageraufhängung 220, welche das Innengehäuse 170 umgibt. Wenn das Zehnrad 214 gedreht wird, so drehen sich der größere Zahnkranz 216 mitsamt der Halterung 218, wodurch auch die Trommel 78 gedreht wird. Die Trommel ist über ihre gesamte Länge drehbar mit Hilfe der vorbeschriebenen Einrichtungen gelagert sowie mit Hilfe einer Anzahl von Führungsringen 222 (Fig. 8A) sowie mit Hilfe einer oberen zentralen Führung 224, die unmittelbar über dem Zahnkranz 216 (Fig. 8B) angeordnet ist.

Der Mechanismus zur Hin- und Herbewegung der Trommel ist etwas komplizierter. Hierzu wird auf die Fig. 10 in Verbindung mit Fig. 8B verwiesen. Wie aus beiden Figuren erkennbar, trägt das obere Gehäuse 212 einen zweiten Antriebsmotor 226 an seinem oberen Ende. Dieser Motor umfaßt eine Antriebswelle 227 mit einer Kupplung 228 und einem zentralen Zahnrad 230, welches innerhalb des Obergehäuses liegt. Das Zahnrad 230 treibt einen benachbarten Drehmomentverteiler 232, welcher wiederum ein äußeres Ritzel 234 antreibt. Das zentrale Zahnrad 230 treibt ferner einen größeren Drehmomentverteiler 236, welcher wiederum ein zweites äußeres Ritzel 238 treibt. Die beiden äußeren Ritzel 234 und 238 treiben jeweils zugeordnete Gewindeaufhängungsstangen 240 bzw. 242 für die Herbeiführung ei-

0 3-0 036/0741

ner Aufwärtsbewegung oder einer Abwärtsbewegung. Diese beiden Gewindestangen tragen die zuvor beschriebene Zentralführung 224, welche einen zentralen Lagerring 244 konzentrisch rundum das oberste Segment 245 der Trommel 78 umfaßt. Dieser Lagerring ist mit dem Trommelsegment 245 derart verriegelt, daß die Trommel um ihre eigene Achse relativ zum Lagerring drehbar ist, jedoch nicht vertikal relativ zu diesem bewegbar. Hierzu sind Längszylinderlager vorgesehen, welche in zusammenwirkenden Ausnehmungen 249 gemäß Fig. 8B angeordnet sind. Der Führungsring umfaßt ferner Momentausgleichsarme 246 und zwei Außenverbindungsorgane 248 und 250, welche in Gewindeverbindung mit den beiden Gewindestangen 240 bzw. 242 stehen. Wenn die beiden Außenritzel 234 und 238 gedreht werden, so führen sie zu einer Drehbewegung der beiden Gewindestangen und somit zu einer Bewegung des Führungsrings zwischen der mit ausgezogenen Linien gezeigten untersten Position gemäß Fig.10 und der mit gestrichelten Linien gezeigten obersten Position in Fig. 10. Hierdurch wird wiederum die Trommel zwischen ihren beiden extremen Positionen in Längsrichtung bewegt, so daß der Ventilkopf 66 zwischen den untersten Durchgängen 58 und den obersten Durchgängen bewegt werden kann.

Im folgenden soll die Auf- und Abbewegung der mittleren Stange 98 anhand der Fig. 8B erläutert werden. Hierzu ist ein feststehender Flansch 260 fest mit dem oberen Ende der mittleren Stange verbunden, und zwar innerhalb eines abgedichteten Gehäuseabschnitts 262. Die Stange ist insgesamt verschiebbar relativ zu diesem Gehäuse beweglich, so daß das obere Ende der Stange und der Flansch 260 zwischen der obersten Position, welche in Fig. 8B gezeigt ist, und einer geringfügig darunter gelegenen Position bewegbar ist. Somit ist der Flansch um eine Strecke d bewegbar. Die gesamte Mittelstange einschließlich des Flansches 260 wird jedoch

030036/0741

3003555

- 22 -

-as-

mittels einer Feder 264 in der obersten Position gehalten. Diese Feder 264 ist konzentrisch rundtun den zugeordneten Abschnitt der mittleren Stange angeordnet, und zwar zwischen dem Boden des Gehäuses 262 und dem Flansch 260. Auf diese Weise wird der Ventilkopf 266 in seiner in Fig.3 mit einer gestrichelten Linie gezeigten Position gehalten, in der er nicht mit einzelnen Durchgängen in Verbindung steht. Die Stirnfläche 74 des Ventilkopfes steht somit nicht mit der Fläche 62 des Gehäuses 56 in Berührung. Um nun den Ventilkopf in strömungsmäßige Verbindung mit einer ausgewählten Durchgangsbohrung zu bringen, wird die mittlere Stange in ihre unterste Position gebracht, und zwar über den Abstand d. Dies gelingt durch eine Anordnung 266, durch welche Druckgas in das Gehäuse 262 unmittelbar über dem Flansch 260 eingeführt wird. Hierdurch wird dieser Flansch um die Strecke d abwärtsgedrückt. Zu diesem Zweck ist eine Druckgasquelle (nicht gezeigt) vorgesehen, welche über eine Schlauchverbindung 268 und über eine drehbare Kupplung 270 in das Gehäuse 262 führt. Ein zweckentsprechenden, nichtgezeigtes Entspannungsventil dient zum Ablassen des Druckes im Gehäuse unmittelbar über dem Flansch 260, wenn der Ventilkopf in seine durch die Feder vorgespannte Position zurückbewegt werden soll.

Im folgenden soll der Schenkel 40a des erfindungsgemäßen FEDAL-Systems 40 erläutert werden. Dieser Schenkel 40a ist mit dem Schenkel 40b mittels des U-förmigen Verbindungsrohrs (Fig. 2 und 3) verbunden. Die zuvor beschriebene Ventilanordnung 42 dient einer Anzahl von Funktionen, nämlich insbesondere auch der Gewinnung einer kombinierten Natriumprobe. Diese kombinierte Natriumprobe gelangt durch das Rohr 64 in den untersten Abschnitt 51 des Schenkels 40a, der in Fig. 11 dargestellt ist. Dieser Abschnitt umfaßt eine Zentralführung oder eine Hubhülse 300 für den Instrumentenbaum, welche mittels eines Arms 302 fest in Position gehal-

0 30036/0741

300S555

- 23 -

ten wird. Der Arm 302 trägt auch den vorerwähnten Abschnitt 42. In die Hülse ist an ihrem unteren Ende das freie Ende des Rohrs 64 fest eingesetzt. Ihr oberes Ende umfaßt jedoch einen Kegelabschnitt 304, welcher für die Einführung des erweiterten, unteren Endes 306 eines Zwischenrohrs 308 zweckentsprechend dimensioniert ist. Auf diese Weise ist der gesamte Abschnitt 308 einschließlich des unteren, erweiterten Endes 306 vertikal verschiebbar, und zwar zwischen der in Fig. 11 mit ausgezogenen Linien gezeigten Position und der gestrichelten Position. Diese Bewegung erfolgt ansprechend auf und als Ergebnis des erforderlichen Hubes des vorerwähnten Instrumentenbaums 30 (Fig. 1).

Der Abschnitt 308 erstreckt sich bis zum unteren Ende des Pumpenabschnitts 50, welcher in Fig. 12 gezeigt ist, aufwärts. Der Abschnitt 308 führt direkt in das untere Ende einer Pumpe 310, welche innerhalb eines Außengehäuses 312 untergebracht ist und darin mittels zweckentsprechender Zentrierklammern 314 zentriert ist. Diese Pumpe hat vorzugsweise eine höhere Durchflußrate als die vorerwähnte Pumpe 128 gemäß Fig. 6. Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt diese Pumpe 310 einen Durchsatz von etwa 500 Gallonen/min (1 Gallone = 3,8 1), während die Pumpe lediglich einen Durchsatz von etwa 3 Gallonen/min haben muß.

Das obere Ende der Pumpe 310 ist mit der Stromzuführung 316 verbunden, welche sich zum oberen Ende 48 erstreckt, sowie mit einem Zweiwegeventil 318. Dieses Ventil umfaßt einen Überlauf 320 und eine zentrale Öffnung 322, welche in strömungsmäßiger Verbindung mit dem unteren Ende eines Natrium führenden Rohrs 324 steht, das zur Kompensation von thermischer Ausdehnung einen helixförmigen Bereich 326 umfaßt. Dieses Rohr wird durch ein der Zentrierung und der Schwingungsdämpfung dienendes Verbindungsorgan

030036/0741

- 24 -

328 in fester Position gehalten. Die Pumpe 310 zieht die vorerwähnte, vereinigte Natriumprobe durch das Rohr 308 aufwärts, so daß das Natrium schließlich in die Düse 318 gelangt. Eine "bestimmte Länge dieser Probe strömt sodann durch die zentrale Öffnung 322 in das Rohr 324 und durch dieses zum Detektorabschnitt 48. Der Rest der Probe fließt zurück in das zentrale Natriumbad 36, und zwar durch den Überlauf 320, und zwar entweder außerhalb des Gehäuses oder zwischen der Pumpe 310 und dem Gehäuse 312, wie durch die Pfeile 330 angedeutet.

Im folgenden wird auf die Fig. 13A und 13B sowie auf Fig. 14 Bezug genommen, welche den Detektorabschnitt 48 zeigen. Gemäß Fig. 13A erstreckt sich das zuvor beschriebene äußere Gehäuse 312 aufwärts und durch den Abschnitt 48. Es endet kurz unterhalb des obersten Gehäuses 332 (Fig. 13B). Zusätzlich erstreckt sich das Natrium führende Rohr 324 in den Bereich 48 und genauer in den Einlaß eines Strömungsmessers 334, welcher fest in dem Gehäuse 312 gehalten wird, und zwar mit Hilfe von Federelementen 336, welche der Zentrierung und der Schwingungsdämpfung dienen. Das Rohr 324 setzt sich dann vom Auslaß des Strömungsmessers aufwärts durch eine Detektoranordnung fort, welche im folgenden in Verbindung mit Fig. 13B erläutert wird. Das Rohr 324 ist mit einem Ende eines helixförmigen Abschnitts 340 verbunden, welcher ähnlich ausgebildet ist wie der heliförmige Abschnitt 152 in Fig. 8B. Das andere Ende dieser Spule ist mit einem abwärtsführenden Rohr 346 verbunden, das gemäß Fig. 13B durch die Detektoranordnung abwärts und danach weiter abwärts vorbei am Strömungsmeßgerät 324 (Fig. 13A) führt, von wo es zurück zum zentralen Natriumbad 36 gemäß den Pfeillinien 342 führt.

Die Detektoreinrichtung gemäß Fig. 13B umfaßt eine Haupthalterung aus einem Außenabschnitt 348 und einem Innenab-

030036/07A1

- 25 -

schnitt 350, an deren aneinanderliegenden Flächen geeignete Dichtungsringe 352 vorgesehen sind. Die beiden Rohre 324 und 346 erstrecken sich durch das Zentrum des Innenabschnitts 350. Innerhalb des Gehäuses 332 ist ein Heizelement 354 angeordnet und ferner eine Isolierung 356, welche beide innerhalb der Spule 344 liegen. Eine Isolierung 358 ist direkt um die Außenseite der Spule herum vorgesehen, und zwar unmittelbar innerhalb eines Gas enthaltenden Abschnitts 360. Außerhalb des Gas enthaltenden Abschnitts ist eine Bleiabschirmung 362 vorgesehen, welche wiederum eine Gas einschließende Schicht 364 aufweist. Eine Schicht aus Graphit 366 umgibt die äußere Gasschicht und ein He -Zähler 368 ist unmittelbar außerhalb derselben und rund um diese Schicht angeordnet. Schließlich ist eine boratisierte Graphitschicht 370 vorgesehen sowie eine obere boratisierte Graphitschicht 372, welche alle diese konzentrischen Komponenten abdeckt. Diese Schicht 372 definiert ferner einen Sammelraum 374 zwischen der Schicht 372 und einer oberen Abdeckung 376. Ein Interface für Spülgas, Steuerfunktionen, Instrumentierung und Stromzuführung ist allgemein mit 378 bezeichnet. Es enthält die verschiedenen Kabel, Leitungen oder dergl., welche zu den entsprechenden, entfernten Positionen führen. Eine vorgespannte Feder 380 ist innerhalb des Verteilerraums 374 zwischen der Schicht 372 und der oberen Abdeckung 376 vorgesehen.

Q30036/0741

Claims (8)

1. Patentansprüche

   System zur Ermittlung von Bruchstellen in hohlen, aktive Substanz, z.B. Plutoniumoxid, eingeschlossen enthaltenden Kernreaktorbrennstäben, welche jeweils zu vielen in von flüssigem Wärmeaustauschermetall, z.B. flüssigem Natrium, durchflossenen Behältern angeordnet sind, wobei die zu ermittelnden Bruchstellen eine ausreichende Größe haben, damit mindestens ein kontaminierender Spaltstoff in das flüssige Wärmeaustauschermetall gelangt, gekennzeichnet durch eine Sammeleinrichtung (51) zur Sammlung einer kombinierten Probe des flüssigen Wärmeaustauschermetalls, welches aus den Auslässen mindestens einer Gruppe der Brennstabbehälter austritt; eine Detektoreinrichtung (48) zur Ermittlung der Anwesenheit oder Abwesenheit des kontaminierenden Spaltstoffs in der kombinierten Probe entsprechend der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Bruchstelle in mindestens einem Brennstab; eine Abtrenneinrichtung (42) zum selektiven Abtrennen jeweils nur einer einzigen Probe des aus den Brennstabbehältern der Gruppe der Brennstabbehälter austretenden, flüssigen Warmeaustauschermetalls, falls die Detektoreinrichtung (48) für die kombinierte Probe die Anwesenheit einer Bruchstelle anzeigt; und eine zweite Detektoreinrichtung (52) zur Erfassung der Anwesenheit oder Abwesenheit des kontaminierenden Spaltstoffs in den einzelnen Proben zum Zwecke der Ermittlung des einen mit einer Bruchstelle behafteten Brennstabs enthaltenden Behälters.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrenneinrichtung (42) eine Ventileinrichtung (70) zur Abtrennung jeweils einzelner Proben umfaßt, wobei ein einziger Detektor (52) zur Ermittlung der Anwesenheit oder Abwesenheit des kontaminierenden Spaltstoffs in allen einzelnen Proben dient.

   030036/07A1
3. 3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Pumpe (310) für die kombinierte Probe, welche einen höheren Durchsatz aufweist als eine Pumpe (128) für die einzelnen Proben.
4. 4. System nach einem der Ansprüche 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, "daß die Ventileinrichtung (70) ein Gehäuse (60) mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten und den Auslassen der Brennstabbehälter zugeordneten und mit diesen in strömungsmäßiger Verbindung stehenden Durchgängen (58) umfaßt sowie einen Ventilkopf (66), welcher innerhalb des Gehäuses (60) in strömungsmäßiger Verbindung mit den einzelnen Durchgängen (58) positionierbar ist; und eine Einrichtung zur Bewegung des Ventilkopfes (66) zwischen den einzelnen Strömungsverbindungspositionen ohne Angriff an der Innenfläche des Gehäuses (60) während der Bewegung des Ventilkopfes (66) zwischen den Positionen.
5. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bewegung des Ventilkopfes (66) eine erste Einrichtung zur selektiven Bewegung des Ventilkopfes (66) in eine Position, in der er einem der Durchgänge (58) mit Abstand gegenübersteht, sowie eine zweite Einrichtung zur Bewegung des Ventilkopfes aus der abgerückten Abstandsposition in eine Position, in der der Ventilkopf (66) an der Innenfläche des Gehäuses (60) anliegt.
6. 6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe mindestens einer Gruppe der Brennstabbehälter (16) in strömungsmäßiger Verbindung mit einem Gehäuse für die Kombinierung der Wärmeaustauscherflüssigkeiten, welche aus den Auslässen aller Behälter der Gruppe austreten, stehen, wobei die kombinierte Flüssigkeitsprobe einem ersten Kontaminierungsdetektor zugeführt wird; und daß eine Einrichtung zur selektiven

   030036/0 741

   Abtrennung der Flüssigkeitsproben vorgesehen ist, bevor diese in dem Gehäuse (60) kombiniert werden, worauf diese einzelnen Proben einem zweiten Kontaminierungsdetektor zuführbar sind.
7. 7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaminierende Spaltstoff Neutronen emittiert und daß die Detektoreinrichtungen Neutronen erfassen.
8. 8. Verfahren zur Ermittlung von Bruchstellen in hohlen, eine aktive Substanz, z.B. Plutoniumoxid, eingeschlossen enthaltenden Kernreaktorbrennstäben, welche zu jeweils mehreren in von einem flüssigen Wärmeaustauschermetall, z.B. flüssigem Natrium, durchströmten Behältern angeordnet sind, wobei die zu ermittelnden Bruchstellen eine ausreichende Größe haben, damit mindestens ein vorbestimmter kontaminierender Spaltstoff in das flüssige Wärmeaustauschermetall gelangt, dadurch gekennzeichnet , daß man eine kombinierte Probe des flüssigen Wärmeaustauschermetalls an den Auslassen mindestens einer Gruppe der Behälter gewinnt und die Anwesenheit oder Abwesenheit des verunreinigenden Spaltstoffs in der kombinierten Probe ermittelt zum Zwecke der Anzeige der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Bruchstelle in mindestens einem Brennstab der Gruppe der Behälter, worauf man im Falle der Anwesenheit einer Bruchstelle selektiv einzelne Proben des flüssigen Wärmeaustauschermetalls aus den Auslässen der Behälter gewinnt und die Anwesenheit oder Abwesenheit des kontaminierenden Spaltstoffs in jeder der einzelnen Proben feststellt und so die für die Anwesenheit des kontaminierenden Spaltstoffs in der kombinierten Probe verantwortlichen Brennstäbe ermittelt.

   030 036/0741