DE3012512C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung von Leckagen an Leitungen gemäßen Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren ist durch den Tagungsbericht der "Jahrestagung Kern­ technik '80, Berlin, 25.-27. März 1980", S. 799-802, bekannt. Danach wird eine Aktivitätsmessung in der die Leitungen umge­ benden Atmosphäre vorgenommen, und zwar bei einem System zur Kleinstleckdetektion beim Schiffsreaktor NS Otto Hahn, vgl. insbesondere Abb. 1 und 2 auf Seite 802. Dieses bekannte Verfahren hängt in seiner Reproduzierbarkeit und Auswertbar­ keit sehr von der sogenannten Untergrundkonzentration der radioaktiven Strahlung ab.

Durch die Erfindung soll demgegen­ über ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art geschaffen werden, mit welchem eine genauere und schnellere Kleinstleckdetektion ermöglicht ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist gemäß Patentanspruch 4 auch eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Patent­ ansprüche 1 bis 3, wie sie im Kennzeichen des Patentanspruchs 4 umschrieben ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß die Erfassung einer Änderung des Gleichgewichts­ zustandes, welcher sich in der Umgebung aktivitätsführender Leitungen in dem Kon­ zentrationsverhältnis von Nukliden in der Raumluft einstellt, eine genauere und schnellere Leckdetektion ermöglicht.

Der vorerwähnte Gleichgewichtszustand hängt unter anderem von den jeweiligen Leckmengen, der Spülluftrate des Raumbereiches und der Halbwertzeit des jeweiligen Nuklids ab. Das relative Verhältnis der Aktivitätskonzentrationen ist in Medien, die un­ mittelbar mit der Kernspaltung in Berührung kommen, bei Druck­ wasserreaktoren also im Primärkühlwasser, so, daß die kurz­ lebigen Nuklide höher konzentriert sind als in der die Leitun­ gen umgebender Atmosphäre, weil bei der Kernspaltung ständig neue radiaoaktive Edelgase entstehen. Deshalb kann man aus einer Vergrößerung der Edelgaskonzentration in der Raumluft dann auf eine Vergrößerung der Leckrate schließen, wenn sich das Konzen­ trationsverhältnis zugunsten der kurzlebigen Nuklide verschiebt.

Um die Messung möglichst genau zu gestalten, verwendet man vor­ teilhaft Nuklide mit um den Faktor 10 oder mehr verschiedenen Halbwertszeiten. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn als langlebiges Nuklid Xenon 133 und als kurzlebiges Nuklid Krypton 87 ode Xenon 138 verwendet wird, weil deren Halbwerts­ zeiten mit 5,27 Tagen einerseits und 1,3 Stunden oder 17 Minu­ ten andererseits genügend verschieden sind. Ferner ist Xenon 135 (Halbwertszeit 9,2 Stunden) als langlebiges und Krypton 89 (Halbwertzeit 3,18 Minuten) als kurzlebiges Nuklid gut geeig­ net. Bei den relativen Anteilen der Nuklide in der Raumluft kann man auch Änderungen der integralen oder nuklidspezifi­ schen Aktivitätskonzentration im Medium der überwachten Lei­ tung berücksichtigen. Hierzu können kontinuierlich oder dis­ kontinuierlich ermittelte Meßwerte der Aktivität des Medium verwendet werden.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine dafür geeignete Einrichtung wird anhand der Zeichnung noch näher erläutert, wobei

Fig. 1 schematisiert die Einrichtung und

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf von Konzentrationsverhältnissen zeigt, die mit der Einrichtung nach dem Auftreten eines Lecks ermit­ telt werden.

Die nach Fig. 1 zu überwachende Leitung 1 ist zum Bei­ spiel Teil des Kühlsystems eines Druckwasserreaktors. Sie enthält deshalb Wasser, das radioaktiv kontaminiert sein kann und dessen Austreten durch ein Leck 2 schnell und sicher erfaßt werden soll. Deshalb wird der Raum­ luft in dem die Leitung einschließenden, nicht ge­ zeichneten Gebäude vorteilhaft kontinuierlich eine Luft­ probe mit Hilfe einer Saugleitung 3 entnommen und ge­ gebenenfals nach einer Filterung in einem Feinfilter 4 zur Vermeidung der Kontamination der Meßstelle durch aerosolgetragene Aktivitäten durch ein Meßgefäß 5 ge­ leitet. Die Luft in diesem Meßgefäß 5 wird durch einen Strahlungsdetektor 6 überwacht, dessen Ausgangssignale die Identifizierung einzelner Nuklide durch eine nach­ geschaltete Elektronik 7 zur Spannungsversorgung und Signalauswertung ermöglichen.

Der Detektor 6 ist mit einer Vorrichtung 8 verbunden, die die Spannungsversorgung für den Detektor 6 und die Signalaufbereitung enthält. Geeignete Detektoren sind beispielsweise Halbleiterdetektoren des Typs Ge(Li) oder aus hochreinem Germanium. Die von diesen Detektoren abgegebenen Signale sind in ihrer Höhe von der Gamma-Energie der auslösenden Strahlung abhän­ gig. Ein der Vorrichtung 8 nachgeschalteter Vielkanal­ analysator 9 ermittelt aus den Detektorsignalen, gege­ benenfalls nach geeigneter Aufbereitung der Signale durch Diskriminatoren und/oder Signalformer und/oder Verstärker in der Vorrichtung 8 das Energiespektrum der Strahlung der radioaktiven Nuklide in der Raumluft. Daraus kann eine nachgeschaltete Rechnereinheit 10 die Konzentrationen der einzelnen Nuklide in der überwach­ ten Luft ermitteln und bei Bedarf einzeln ausgeben.

Derartige Meßeinrichtungen 6, 7 , die zum Beispiel bei der kontinuierlichen Überwachung von Edelgasen an Ka­ minen eingesetzt werden, die in Kernkraftwerken für die Fortluft vorgesehen sind, werden bei der Erfindung für eine Meßzeit eines Spektrums je nach Meßaufgabe zwischen 1 Minute und mehreren Stunden eingestellt. Mit einer relativ geringfügigen Erweiterung des Rechenprogrammes der Rechnereinheit 10 gegenüber den bisherigen Anwen­ dungen wird der Vergleich der Konzentrationen verschie­ dener radioaktiver Edelgasnuklide sowie die Bewertung der erhaltenen Meßergebnisse ermöglicht.

In Fig. 2 ist in logarithmischem Maßstab über der Zeit in Sekunden, die nach dem Auftreten eines Lecks ver­ streicht, die Änderung in dem Verhältnis der Konzentra­ tionen verschiedener Nuklide normiert aufgetragen. Da­ nach ändert sich das mit der ausgezogenen Kurve ge­ zeichnete Verhältnis von Xenon 133 zu Xenon 138 schon in weniger als 10³ Sekunden von 1 auf 0,5. Gemäß der gestrichelt gezeichneten Kurve wird diese eindeutige und signifikante Änderung für das Verhältnis Xenon 133 zu Krypton 87 nach etwa 2 × 10³ Sekunden erreicht. Des­ halb kann die Rechnereinheit 10 schnell und zuverlässig ein Signal geben, wenn vorgegebene Unterschiede der Konzentrationsverhältnisse erreicht werden, die auf ein Leck schließen lassen. Das Signal kann optisch und/oder akustisch das zuständige Personal auf das mit der Kon­ zentrationsänderung angezeigte Leck aufmerksam machen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Feststellung von Leckagen an Leitungen mit einem aktivitätshaltigen Medium in kerntechnischen Anlagen, wobei eine Aktivi­ tätsmessung in der die Leitungen umgebenden Atmosphäre vorge­ nommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aktivitätsmessung zwei in dem Medium enthaltene Nuklide unterschiedlicher Halbwertszeit unterschieden und ihr relativer Anteil erfaßt wird und daß eine Erhöhung des Anteils des kurzlebigen Nuklids gegenüber dem langlebigen Nuklid als Anzeichen für eine Leckage der Leitungen festgehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Nuklide mit um den Faktor 10 oder mehr verschiedenen Halbwertszeiten verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als langlebiges Nuklid Xenon 133 und als kurzlebiges Nuklid Krypton 87 oder Xenon 138 verwendet wird.

4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe einer zu überwachenden Leitung (1) eine Saug­ leitung (3) mit einem Meßbehälter (5) vorgesehen ist, dem eine Meßstelle (6, 7) für zwei Nuklide unterschiedlicher Halbwerts­ zeit zugeordnet ist, und daß die Meßstelle (6, 7) einen Rechner (10) umfaßt, der die Konzentration der Nuklide vergleicht und eine Signaleinrichtung bei einem vorgegebenen Wert des Konzen­ trationsverhältnisses wirksam macht.