DE3026399A1 - Natriumleckdetektoranordnung - Google Patents

Description

Besc'h reibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Natriumleckdetektoranordnung, die es ermöglicht, das Entweichen von Natrium aus von flüssigem Natrium umgebenen Rohrleitungen und/oder Instrumenten bei einem Schnellbrutreaktor oder einer anderen Anlage nachzuweisen, bei der von einer großen Menge von verflüssigtem metallischem Natrium Gebrauch gemacht wird.

Bei Schnellbrutreaktoren bzw. sogenannten schnellen Brütern, wie sie sich gegenwärtig in Gebrauch bzw. noch in der Entwicklung befinden, wird gewöhnlich verflüssigtes metallisches Natrium als Kühlmittel verwendet. Wenn Teile dieses Kühlmittels durch in einem Rohr oder einem Instrument entstandene Risse entweicht und in Berührung mit der Atmosphäre kommt, führt die chemische Aktivität des Natriums zu der Gefahr der Entstehung eines Brandes. Außerdem führen aggressive Stoffe, die bei einer Reaktion zwischen dem entwichenen Natrium und Sauerstoff oder Feuchtigkeit in der Atmosphäre entstehen, zu einer Beschleunigung des Korrosionsprozesses, dem die Rohrleitungen oder Instrumente bzw. deren Teile ausgesetzt sind. Eine solche beschleunigte Korrosion kann zu einer erheblich größeren Undichtigkeit und im Extremfall zu einem vollständigen Verlust des Kühlmittels führen. Um das Eintreten eines solchen Betriebsunfalls zu verhindern, werdsn in der Kühlmittelumwälzanlage Leckcletalctoren der Kabsl- oder Zündkerzenbauart verwendet. Diese Leckdetektoren arbeiten unter Ausnutzung der Erscheinung, daß sich das.tatsächlich entwichene Natrium auf den Detektoren ablagert und zu einer Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Detektoren führt. Daher ist es unmöglich, das Entweichen von Natrium nachzuweisen, wenn nicht ein relativ großes Natriumleck auftritt. Natürlich wäre es vorzuziehen, eine Anordnung zur Verfügung zu haben, die bereits auf kleine Natriumver-

030064/091 2

luste anspricht. Zum frühzeitigen Erfassen eines Natriumlecks wurden bereits ein Natriumionisationsdetektor (Japanische Patentanmeldung 124172/78 bzw. US-Patentanmeldung 83658) sowie ein Druckdifferenzdetektor (Japanische Patentanmeldung 156462/78) vorgeschlagen, bei denen es sich um brauchbare Lösungsversuche handeln könnte. Bei diesen bekannten Detektoren wird von dem Gas, welches die Rohrleitung bzw. das Instrument umgibt, bei dem ein Leck nachgewiesen werden soll, eine Probe genommen, und die Gasprobe wird einem Detektor zugeführt, der es ermöglicht, das Vorhandensein von Natriumdampf bzw. eines Natriumaerosöls nachzuweisen. Bei dem genannten Druckdifferenzdetektor wird ein Membranfilter in dem Gasstrom angeordnet, und wenn das in dem Gas suspendierte Natriumaerosol die Mikroporen des Membranfilters füllt, nimmt der Unterschied zwischen dem Gasdruck auf der Vorderseite und dem Gasdruck auf der Rückseite des Filters zu. Daher kann man ein Natriumleck durch Erfassen des Druckunterschiedes nachweisen.

Es hat sich gezeigt, daß es vorzuziehen ist, jeweils eine Probe des die Rohrleitung bzw. das Instrument umgebenden Gases zu untersuchen, da in diesem Fall eine frühzeitige Erkennung eine? Natriumlecks möglich ist. Bei einem schnellen Brüter, bei dem Lecküberwachungspunkte einzeln gewählt werden müssen, deren Anzahl zwischen einem Mehrfachen von zehn und einem Mehrfachen von hundert liegt, muß die Einrichtung zum Entnehmen der Proben vorzugsweise als automatische Einrichtung ausgebildet sein, wie es in der US-PS 3 245 269 beschrieben ist; bei dieser Einrichtung ist ein einziger Leckdetektor mehreren Lecküberwachungspunkten zugeordnet, und die gewünschten Proben des in der Umgebung vorhandenen Gases werden diesem Detektor nach Bedarf mit Hilfe einer Umschalteinrichtung zugeführt.

Jedoch bleiben in diesem Fall verschiedene Probleme noch ungelöst. Eines dieser Probleme ergibt sich daraus, daß dem

030064/0912

Detektor nacheinander Gasproben von verschiedenen Überwachungspunkten aus zugeführt werden und daß daher die Gefahr besteht, daß die jeweils zu untersuchende Probe durch Reste der vorher untersuchten Gasprobe verunreinigt wird. Ferner ist es schwierig, die Lage des Punktes genau zu ermitteln, an dem ein anomaler Zustand innerhalb der Leckdetektoranordnung besteht, und zuverlässig zu beurteilen, ob der anomale Zustand auf ein Natriumleck oder eine Betriebsstörung bei der Detektoranordnung zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Natriumleckdetektoranordnung einschließlich eines Verfahrens zum Steuern der Anordnung zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß bei ihr nahezu vollständig die nachteiligen Wirkungen vermieden werden, die durch Reste einer vorher untersuchten Gasprobe hervorgerufen werden. Ferner soll eine Anordnung der genannten Art geschaffen werden, die es ermöglicht, die Lage desjenigen Punktes zu ermitteln, an dem sich ein anomaler Zustand eingestellt hat, und zu beurteilen, ob das Ausgangssignal des Leckdetektors richtig oder falsch ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Natriumleckdetektoranordnung gelöst, zu der mehrere Rohrleitungen zum Entnehmen von Proben des umgebenden Gases an verschiedenen Punkten längs eines oder mehrerer Natriumströmungswege gehören, die dazu dienen, die Gasproben weiterzuleiten, ferner Wählventile, die an den Gasaustrittsenden der verschiedenen Gasprobenleitungen angeordnet sind, so daß man jeweils ein gewähltes Gasaustrittsende einer Gasprobenleitung mit einer Rohrleitung verbinden kann, die zu einer Detektoranordnung führt, wobei die Rohrleitungen im Verhältnis zueinander umschaltbar sind, ein Natriumdetektor zum Aufnehmen jeweils einer über eine der Rohrleitungen zugeführten Gasprobe und zum Nachweisen von gegebenenfalls aus der Rohrleitung entwichenem Natrium, wobei das Natrium in der Gas-

030064/091 2

probe in der Dampfphase enthalten ist, sowie eine Einrichtung, die es ermöglicht, die Innenwände der Wählventile und Rohrleitungen jedesmal durchzuspülen, wenn die Verbindung zwischen der Gasprobenleitung und dem Wählventil umgeschaltet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Mehrfachanordnung zum Entnehmen von Proben aus einer Leitungsanlage für Natrium;

Fig. 2 den Aufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Nachweisen geringer Natriumleckverluste;

Fig. 3 ein Beispiel für den Aufbau von Leckdetektoren;

Fig. 4 ein Fließbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Leckdetektoranordnung während des normalen Betriebszustandes ;

Fig. 5 ein Fließbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Leckdetektorarordnung bei einem anomalen Betriebszustand; und

Fig. 6 den Aufbau einer zur Steuerung durch einen Rechner geei gneten Leekdetektoranordnung.

In Fig. 1 ist eine Mehrfachanordnung zum Entnehmen von Proben dargestellt, die geeignet ist, in Verbindung mit einer Natriumleckdetektoranordnung bei einem schnellen Reaktor verwendet zu werden. Gemäß Fig. 1 werden die Gasproben jeweils einem Ringraum entnommen, der zwischen einer Natriumrohrleitung 1 und einer zur Erzeugung von Wärme dienenden Umschließung 2 vorhanden ist. Dieser Ringraum ist durch Abstandhal-

030064/0912

ter 3, die längs der Natriumrohrleitung 1 in Abständen von mehreren Metern bis zu einem Mehrfachen von 10 m verteilt sind, in mehrere Probenentnahmeräume unterteilt. Wenn ein Natriumleck auftritt, so daß Natrium in einen bestimmten Probenentnahmeraum gelangt, wird die Natrium in Aerosolforin enthaltende Gasprobe von dem Probenentnahmeraum durch eine Rohrleitung 4 zu einem Detektorteil 7 geleitet. Die Herstellung der gewünschten Verbindung zwischen dem Detektorteil 7 und jeweils einer der Gasprobenleitungen 4, d.h. die Wahl eines bestimmten Probenentnahme- bzw. Überwachungskanals, erfolgt mit Hilfe eines umschaltbaren Wählventils 5. Bei der in Fig. 1 dargestellten Umschalteinrichtung besteht jedoch die Gefahr, daß Reste des Gases, das dem Detektorteil 7 jeweils während der vorausgegangenen Prüfungszyklen zugeführt worden ist, eine Verunreinigung oder eine andere unerwünschte Beeinflussung der dem Detektorteil 7 zuletzt zugeführten neuen Gasprobe verursacht. Um eine solche Verunreinigung zu verhindern, ist dem Detektorteil 7 eine Gasspüleinrichtung 6 vorgeschaltet, die es ermöglicht, dem Detektorteil reines Gas zuzuführen, nachdem jeweils eine Gasprobe entnommen worden ist. Die Gasspüleinrichtung δ ermöglicht es außerdem, Verstopfungen zu beseitigen, die bei den Probenentnahmerohren 4 auftreten könnten. Das Gas 7A, das von dem Detektorteil 7 abgegeben wird, nachdem eine Leckprüfung durchgeführt wurde, wird einer Kammer zugeführt, in der eine Heizeinrichtung angeordnet ist. Das Gas kann jedoch auch von einem eigens dafür bestimmten Behälter oder Gehäuse aufgenommen werden. Jedenfalls darf das abgegebene Gas 7A, das für den menschlichen Körper schädliche Stoffe enthalten kann, nicht in die Umgebungsluft gelangen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der es sich um eine Weiterbildung der Natriumleckdetektoranordnung nach Fig. 1 handelt, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß die Anordnung nach Fig» 2 geeignet ist, z.B. bei

030064/091 2

einem schnellen Reaktor verwendet zu werden, bei dem Probenentnahmekanäle bzw. Meßpunkte vorhanden sind, deren Anzahl zwischen einem Mehrfachen von zehn und einem Mehrfachen von 100 liegt. Daher sind bei der Anordnung nach Fig. 2 anstelle nur eines Wählventils 5 und nur eines Detektorteils 7 mehrere Wählventile 5a bis 5g sowie mehrere Detektorteile 7a bis 7j vorhanden. Wenn mehrere Wählventile zur Verfügung stehen, läßt sich die Anzahl der jedem Detektor zugeordneten Überwachungspunkte verringern, und die Ansprechzeit zwischen dem Augenblick des Auftretens eines Lecks und der Beendigung des Nachweisvorgangs läßt sich abkürzen. Weitere Verbesserungen dienen dazu, den Anforderungen zu entsprechen, die bei einer Anordnung mit mehreren Probenentnahmepunkte gegeben sind. Hierzu gehört die Tatsache, daß Druckfühler 8a bis 8j vorhanden sind, die jeweils einem der Detektorteile 7a bis 7j vorgeschaltet sind. Diese Druckfühler dienen dazu, den einwandfreien Betriebszustand der gesamten Anordnung zu überwachen und gegebenenfalls ein fehlerhaftes Nachweisen von Detektorteilen festzustellen. Ferner sind Strömungsregeleinrichtungen 10a bis 1Oj vorhanden, die den verschiedenen Detektorteilen nachgeschaltet sind und dazu dienen, den verschiedenen Detektorteilen konstante Gasströme zuzuführen. Diese Strömungsregeleinrichtungen dienen da-^u, die Gasdruckverluste auszugleichen, die in den Rohrleitungen von unterschiedlicher Länge entstehen, welche zu den Detektorteilen führen. Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß den verschiedenen Detektorteilen 7a bis 7j als Magnetventils ausgebildete Umgehungsventil 17a bis 17j nachgeschaltet sind, die zum Steuern eines Spülgases dienen. Schließlich sind die Druckfühler 8, die Detektorteile 7 und die Strömungsregeleinrichtungen 10 sowie die Magnetventile 17 in zwei Gruppen unterteilt; hierbei gehören die zusätzlich mit a bis g bezeichneten Teile zu einer Anordnung für den Normalbetrieb, während die zusätzlich mit h bis j bezeichneten Elemente zu einer Anordnung für den Aushilfsbetrieb gehören.

030064/0912

Wenn die Anordnung für den Normalbetrieb versagen sollte, kann man somit auf die Benutzung der Anordnung für den Aushilf sbetrieb übergehen. Weitere Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 2 Averden weiter unten näher erläutert.

Der Gasdurchsatz wird durch die Einrichtungen 10 jeweils auf einen konstanten Wert eingeregelt. Zu jeder dieser Einrichtungen gehört z.B. eine Pumpe. Um den Gasstrom konstant zu halten, wird die Pumpe entsprechend gesteuert. Wenn bei einer der Probenentnahmeleitungen 4 oder einem der Ventile eine Verstopfung auftritt, nimmt der Druck des Gases auf der Eintrittsseite der betreffenden Regeleinrichtung 10 ab. Daher ist es durch Überwachen der Gasdrücke auf der Eintrittsseite der Regeleinrichtungen 10 mit Hilfe der Druckfühler 8 möglich, festzustellen, ob bei einer der Probenentnahmeleitungen 4 oder einem der Ventile 5 eine Verstopfung aufgetreten ist. Wenn man als Detektorteile 7 Druckdifferenzdetektoren verwendet, ist es stets erforderlich, zu prüfen, ob eine Änderung der Druckdifferenz auf eine Änderung des absoluten Gasdrucks oder auf das Vorhandensein von aerosolförmigem Natrium zurückzuführen ist, denn der Druckverlust an dem Membranfilter richtet sich nach dem absoluten Druck des durch das Filter strömenden Gases. Eine solche Änderung des absoluten Gasdrucks tritt nicht nur dann auf, wenn bei dem betreffenden Probenentnahmeteil eine Verstopfung vorhanden ist, wie es vorstehend beschrieben ist, sondern auch beim Umschalten von einer Probenentnahmeleitung auf eine andere Leitung, denn in den zu den Wählventilen 5 führenden Probeentnahmeleitungen ergeben sich unterschiedliche Druckverluste. Im Hinblick hierauf ist es erforderlich, mit unterschiedlichen Warnpegeln bei den verschiedenen Probenentnahmekanälen zu arbeiten oder die an den einzelnen Filtern auftretenden Druckverluste auf der Basis eines Bezugsdrucks zu korrigieren. Die Druckfühler 8a bis 8j dienen zur Erfüllung der verschiedenen vorstehend genannten Aufgaben; ihre Ausgangssignale

030064/0912

3026398

verden über einen Analog-Digital-Umsetzer einem Elektronenrechner zugeführt, mittels dessen der einwandfreie Betriebszustand der gesamten Anordnung überwacht wird und der die erforderlichen Rechenvorgänge durchführt.

In Fig. 2 ist ein Gasspülteil 6 dargestellt, zu dem ein Wählventil 11, Magnetventile 13a, 13b, 13c, eine Vakuumpumpe 16, eine Druckpumpe 14 und ein Gasbehälter 15 gehören; dieser Gasspülteil ist gemeinsam sämtlichen Teilanordnungen zugeordnet, zu denen jeweils ein Wählventil 5, ein Detektorteil 7 und eine Gasstromregeleinrichtung 10 gehören, so daß sich eine raumsparende Anordnung ergibt. Wenn es zulässig ist, einen Gasbehälter von großem Fassungsvermögen oder mit hoher Druckfestigkeit zu verwenden, kann man das Wählventil 11 fortlassen und an seiner Stelle eine Verteilerleitung vorsehen, so daß alle Teilanordnungen gleichzeitig mit Gas durchgespült werden können. Wenn ein Druckfühler 8 auf eine Verstopfung der zugehörigen Probenentnahmeleitung 4 oder des betreffenden Ventils 5 anspricht, wird in Richtung auf die Eintrittsseite des Wählventils 11 ein Spülgasstrom zugeführt, oder das Ventil 13a wird plötzlich geöffnet, nachdem der Gasbehälter 15 mit Hilfe der Pumpe 16 evakuiert worden ist, um die Verstopfung zu beseitigen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Detektorteil 7, wie er bei jeder der vorstehend beschriebenen Teilanordnungen verwendet wird; insbesondere ist die Anordnung des Gehäuses 23 eines Natriumionisationsdetektors und des Filterhalters bzw. Filtergehäuses 19 eines Druckdifferenzdetektors ersichtlich. Der Natriumionisationsdetektor und der Druckdifferenzdetektor sind bezüglich des Gasstroms parallelgeschaltet. Zu dem Detektorteil 7 gehören ferner ein Druckdifferenzgeber 20, Magnetventile 22a bis 22e, eine Durchflußregeldüse 21 und ein Druckfühler 12. Der Grund für die Verwendung zweier parallelgeschalteter Detektoren besteht darin,

030064/0912

daß der Natriuinionisationsdetektor 23 geeignet ist, das Vorhandensein von Natrium in geringer Konzentration nachzuweisen, während es der Druckdifferenzdetektor 19, 20 ermöglicht, das Vorhandensein von Natrium in hoher Konzentration zu melden. Wenn es nur erforderlich ist, eine niedrige oder eine hohe Konzentration des Natriums nachzuweisen, braucht man nur den entsprechenden Detektor vorzusehen, denn der betreffende andere Detektor würde überflüssig sein. Es sei bemerkt, daß die Detektoren 23 und 19, 20 nicht in Reihe geschaltet werden dürfen, denn der Natriumionisationsdetektor arbeitet als elektrischer Staubabscheider, und wenn der Druckdifferenzdetektor dem Natriumionisationsdetektor nachgeschaltet wäre, würde er seine Aufgabe nicht mehr erfüllen können. Gemäß Fig. 3 dient ein Aerosolsammler 18 dazu, die nachgeschalteten Gasstromregeleinrichtungen zu schützen. Wird eine Gasspülung durchgeführt, wird das Magnetventil 22b geschlossen, um das Membranfilter in dem Gehäuse 19 zu schützen. Wenn die in dem Gehäuse 23 des Natriumionisationsdetektors angeordnete Elektrode nicht mehr einwandfrei arbeitet oder wenn das Filter in dem Gehäuse 19 ausfällt, kann man das betreffende Bauteil erneuern, wobei man die handbetätigten Ventile 22a und 22d bzw. 22b und 22e schließt, während das handbetätigte Ventil 22c geöffnet wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Natriumleckdetektoranordnung wird die richtige Betätigung der verschiedenen Detektoren und Ventile mit zunehmender Kompliziertheit der gesamten Anordnung entsprechend schwieriger. Daher ist es zweckmäßig, zur Steuerung einen Rechner einzusetzen. Fig. 6 zeigt eine solche Anordnung, bei der ein Rechner 30 an eine EinAusgabe-Einrichtung 32 angeschlossen ist, um Daten abzugeben bzw. aufzunehmen. Als äußere Daten werden der Einrichtung 32 die dem nachgewiesenen Druck entsprechenden Ausgangssignale des Druckdifferenzdetektors 19, 20 von dem betreffenden Druckfühler 8 und dem zugehörigen Detektorteil 7 aus sowie

30084/0912

das Ausgangssignal des Natriumionisationsdetektors 23 zugeführt. Diese Ausgangssignale werden nacheinander über einen Meßstellenwähler 31 weitergeleitet. Das jeweilige Ausgangssignal der Einrichtung 32 wird dem Rechner 30 eingegeben, wo es auf noch zu beschreibende Weise verarbeitet wird. Die Ausgangssignale des Rechners 30 v/erden in Abhängigkeit von den verarbeiteten Ergebnissen und Steuergrößen über die Einrichtung 32 einem Verteiler 35 zugeführt, der diese Ausgangssignale auf verschiedene Einrichtungen verteilt, zu denen die Durchflußregeleinrichtungen 10, die Wählventile 5 und 11, die Magnetventile V und der Spülteil 6 gehören. Zwar werden noch weitere Eingangs- und Ausgangsdaten verarbeitet, doch sind diese in Fig. G der Deutlichkeit halter nicht dargestellt. Der Rechner 30 besteht im wesentlichen aus einer Zentraleinheit 3OA und einem Speicher 3OT3. Mit Hilfe des Rechners 30 werden ein Sichtgerät 34 für Warnsignale und eine Kathodenstrahlröhre 33 betätigt. Diese Betätigung kann über die Ein-Ausgabe-Steuereinrichtung 32 erfolgen. Der Rechner 30 ist mit einer nicht dargestellten Handbedienungseinrichtung ausgerüstet, mittels welcher sich verschiedene Eingabevorgänge durchführen lassen.

Fig. 4 zeigt, auf velche V/eise die LeckdeteV.toranordnung nach Fig. 2 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des rechnergestützten Systems nach Fig. 6 gesteuert wird und auf welche Weise es möglich ist, verschiedene anomale Zustände auf der Basis der Ausgangssignale der Leckdetektoranordnung zu prüfen, Das in Fig. 4 wiedergegebene Fließbiid entspricht den Steuer-, Regel- und Meßvorgängen, die sich bei einem einzigen Teilsystem (Zusatzbuchstabe a) abspielen, und es gilt entsprechend bei den einzelnen übrigen Teilsystemen.

Bezüglich Fig. 2 sei zunächst angenommen, daß die Druckpumpe 14 des Gasspülteils 6 in Betrieb gesetzt worden ist, so daß

030064/0912

der Druckfühler 12 des Gasbehälters 15 einen Druck anzeigt, der zur Durchführung eines Gasspülvorgangs ausreicht, wobei das Ventil 13a geschlossen ist, so daß die Spüleinrichtung 6 betriebsbereit ist. Ferner sei angenommen, daß bei dem Teilsystem a das Umgehungsventil 17a geschlossen ist, während sich die Gasstromregeleinrichtung 10a in Betrieb befindet; das Probenentnahmeventil 5a ist mit der i-ten Probenentnahmeleitung 4 verbunden, und bei dem i-ten Probenentnahmekanal ist die Leckprüfung abgeschlossen. Um unter diesen Umständen eine Leckprüfung bei dem (i+l)-ten Probenentnahmekanal durchzuführen, wird zunächst geprüft, ob während des Schritts 31 nach Fig. 4 das Ausgangssignal des Druckfühlers 12 einen ausreichenden Wert hat. Dann werden die Schritte S2, S3, S4 und S5 durchgeführt, so daß sich ein Gasspülvorgang abspielt, feel dem vorbereitenden Schritt S2 wird das Wählventil 11 betätigt, um das Teilsystem a zu wählen, das Umgehungsventil 17a wird geöffnet, und die Gasstromregeleinrichtüng 10a wird außer Betrieb gesetzt. Das Öffnen des Ventils,, 17a und die Außerbetriebsetzung der Einrichtung 10a sind erforderlich, um die Pumpe der Einrichtung 10a zu schützen. Bei dem Schritt S3 wird das Ventil 13a geöffnet, um unter hohem Druck stehendes Gas durch die Teile 13a, 11, 7a und 17a zu leiten, damit Natrium beseitigt wird, das sich während vorausgegangener Probeentnahmevorgänge auf verschiedenen Teilen des Detektorteils abgelagert hat. Auf diese Weise lassen sich Meßfehler vermeiden, die anderenfalls auf noch vorhandenes restliches Natrium zurückzuführen sein würden, und dar N3.chvais von Natrium läßt sich mit hoher Genauigkeit durchführen. Natürlich ist die Anordnung so ausgebildet, daß kein dampfförmiges Natrium unmittelbar an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Hit Hilfe des Schritts S4 wird geprüft, ob der GasspülVorgang während einer konstanten Zeit ti stattgefunden hat, und danach werden bei dem Schritt S5 die Ventile 13a und 17a geschlossen.

030064/0912

3026339

Nach dem Abschluß des soeben beschriebenen Gasspülvorgangs wird die (i+l)-te Probenentnahmeleitung 4 mit Hilfe des Wählventils 5a gewählt, und die Durchflußregeleinrichtung 10a wird gemäß dem Schritt S6 in Betrieb gesetzt. Die Regeleinrichtung 10a dient dazu, den Gasstrom konstant zu halten. Der (i+l)-ten Kammer des Ringraums nach Fig. 1 wird eine Gasprobe entnommen, die dem Detektorteil 7a zugeführt wird. Gemäß dem Schritt S7 werden die Ausgangssignale des Druckfühlers 8a, des Detektors 20 und des Detektors 23 empfangen, was geschieht, nachdem sichergestellt ist, daß sich der Gasstrom nach dem Durchspülen stabilisiert hat.

Gemäß dem Schritt S8 wird jetzt geprüft, ob bei irgendeinem Teilsystem, der Gasspüleinrichtung oder dem Leckdetektorteil ein anomaler Betriebszustand vorhanden ist oder nicht; besteht ein anomaler Betriebszustand, wird das in Fig. 5 dargestellte Verarbeitungsprogramm zum Nachweisen eines solchen Zustandes durchgeführt. Besteht dagegen kein anomaler Betriebszustand, werden verschiedene Verarbeitungsschritte in Abhängigkeit von bestimmten Eingabewerten durchgeführt, um die erhaltenen Ergebnisse gemäß dem Schritt S9 mit Hilfe der Kathodenstrahlröhre 33 nach Fig. 6 darzustellen.

Beim normalen Betriebszustand wird der Verarbeitungsvorgang in der beschriebenen Weise für den (i+l)-ten Probenentnahmekanal abgeschlossen, und auf entsprechende Weise wird ein Verarbeitungsvorgang bezüglich des (i+2)-ten Probenentnahmekanals durchgeführt. Bei den übrigen Teilsystemen spielen sich diese Verarbeitungsvorgänge auf ähnliche Weise zeitlich nacheinander ab; zu diesem Zweck werden zwischen den aufeinanderfolgenden Schritten entsprechende Befehle und Eingangssignale zugeführt.

Fig. 5 zeigt in einem Fließbild entsprechend dem Schritt S8 nach Fig. 4 den weiteren Ablauf bei der Prüfung auf das Vor-

030064/0912

handensein eines anomalen Betriebszustandes sowie die nachfolgenden Arbeitsschritte. Zu der Prüfung auf das Vorhandensein eines anomalen Betriebszustandes gehören gemäß Fig. 5 die Schritte S81 bis S 84, deren Symbole mit gestrichelten Linien eingerahmt sind. Mit Hilfe des Schritts S81 werden denkbare anomale Zustände, die bei einem Teilsystem auftreten und daher den Betrieb des Systems nach Fig. 2 stören können, anomale Zustände bei einem Gasspülteil sowie anomale Zustände bei einem Detektorteil erfaßt, und diese drei verschiedenen Störungsarten werden klassifiziert. Zu den Störungen, die jeweils bei einem Teilsystem auftreten können, gehören diejenigen, die auf eine Verstopfung der Probenentnahmeleitung und eine Betriebsstörung bei den Ventilen 5 und/oder 17 sowie der Gasstromregeleinrichtung 10 zurückzuführen sein können. Diese Störungen können mit Hilfe des Druckfühlers 8 nach Fig. 2 nachgewiesen werden. Gemäß dem Schritt S81 lassen sich diese Störungen anhand des anomalen Ausgangssignals des Druckfühlers 8 erkennen; gemäß dem Schritt SlO wird angezeigt, daß sich das betreffende Teilsystem in einem anomalen Zustand befindet. Gemäß dem Schritt SIl wird ein Fehlerkennzeichen m = 1 gesetzt, durch das die Speicherung eines Signals angezeigt wird, das dem Vorhandensein einer Störung· entspricht. Zu den Störungen, die bei dem Gasspülteil auftreten können, gehören diejenigen, die auf Betriebsstörungen bei dem Ventil, der Druckpumpe und der Vakuumpumpe auftreten können. Diese Störungen können auch mit Hilfe des Druckfühlers 12 nach Fig. 2 erfaßt werden. Gemäß dem Schritt ?82 werden diese Störungen dadurch erfaßt, daß das anomale Ausgangssignal des Druckfühlers 12 verwertet wird. Gemäß dem Schritt S13 wird die Störung durch ein Warnsignal angezeigt, und es wird ein Fehlerkennzeichen m = 1 gesetzt. Zu den Störungen, die bei dem Detektorteil auftreten können, gehören schließlich Störungen bei den Elektroden des Natriumionisationsdetektors 23 und des Filters 19 bzw. des Druckdifferenzdetektors 20. Diese Störungen führen zu

JuUb4/Os 12

Schwankungen des Ausgangssignals des Detektors. Nimmt z.B. der durch das Gas auf das Filter aufgebrachte Druck ab, nimmt das Ausgangssignal des Druckdifferenzdetektors 19, 20 zeitweilig zu. Werden die Elektroden des Natriumionisationsdetektors kurzgeschlossen, erscheint ein Ausgangssignal mit einer Impulswellenform. Daher lassen sich Störungen bei dem Detektor mit Hilfe dieser anomalen Signale nachweisen. Natürlich muß geprüft werden, ob die Schwankung des Signals irreführend und auf eine Störung bei dem Detektor zurückzuführen ist oder ob ein Natriumleck aufgetreten ist. Da eine Schwankung infolge einer Störung bei dem Detektor nur vorübergehend auftritt, kann man die beiden Arten von Signalen unterscheiden, wenn man sie während einer bestimmten Zeitspanne kontinuierlich überwacht. Gemäß dem Schritt S83 erfolgt eine solche Überwachung des Detektorausgangssigr Is. Ändert sich das Ausgangssignal nicht und gilt m = 0, d.h. das Ergebnis einer Prüfung mit Hilfe des Fehlerkennzeichens m bei dem Schritt S84, sind bei dem gesamten System keine Störungen zu finden, d.h. es wird kein Leck nachgewiesen, und als Ergebnis der Prüfung wird ein normaler Betriebszustand angezeigt. In diesem Fall wird die Verarbeitung beim Normalzustand erreicht, die gemäß Fig. 4 auf den Schritt S9 folgt. Gilt m = 1, wird gemäß dem Schritt S84 die Anordnung auf den Aushilfsbetrieb (Schritt S14) umgeschaltet, um anzuzeigen, daß gemäß dem Schritt S15 eine Reparatur erforderlich ist. Beispielsweise wird im Fall des Teilsystems a der Auslaß des Wählventils 5a auf den Detektorteil 7 des Aushilfssystems umgeschaltet, und danach wird der gewählte Detektorteil 7 so benutzt, als ob er zu dem System für den Normalbetrieb gehörte, bis das betreffende Teilsystem instandgesetzt worden ist. Wenn eine Störung auf der Austrittsseite des Wählventils 11 bei dem Gasspülteil 6 aufgetreten ist, kann man die Störung dadurch beseitigen, daß man den Auslaß des Wählventils 5a mit einem Detektorteil 7 des Aushilfssystems verbindet. In manchen Fällen kann eine Störung in der Weise auftreten, daß sie sich

Q30064/0912

nicht durch Durchspülen mit Gas beseitigen läßt. Wenn in einem solchen Fall der Gasspülteil als Multiplexeinrichtung ausgebildet ist und man das Aushilfssystem bei einer anhaltenden Störung anschließt, läßt sich die Störung beseitigen. Wird gemäß dem Schritt S84 eine Schwankung des Ausgangssignals eines Leckdetektors festgestellt, wird diese Schwankung gemäß dem Schritt S16 während einer bestimmten Zeitspanne kontinuierlich überwacht. Gemäß dem Schritt S17 wird eine Unterscheidung zwischen einer Schwankung von längerer Dauer und einer kurzzeitigen Schwankung getroffen, und wenn die Schwankung als vorübergehend betrachtet wird, wird gemäß dem Schritt S18 das Sichtgerät und die Warneinrichtung betätigt, um anzuzeigen, daß sich der Leckdetektor in einem anomalen Zustand befindet; danach werden gemäß Fig. 5 die Verarbeitungsschritte S14 und S15 durchgeführt. In diesem Fall wird ebenso wie bei einer Störung innerhalb eines Teilsystems eine Umschaltung auf das Aushilfssystem bev/irkt, um die Notwendigkeit einer Reparatur anzuzeigen. Die nachfolgende Prüfung wird über den Kanal b (7b, 8b, 10b, 17b) des Aushilfssystems durchgeführt, und nach dem Abschluß der Verarbeitung gemäß dem Schritt S15 wird gemäß Fig. 4 der Schritt Sl erreicht, woraufhin die Prüfung über den Kanal b fortgesetzt wird. Beim Nachweis einer Schwankung von längerer Dauer, Hie auf das Entweichen von Natrium aus der Natriumleitung zurückzuführen ist, wird der Schritt S19 durchgeführt, d.h. das Entweichen von Natrium wird optisch und durch ein Warnsignal angezeigt. Ist der Leckverlust relativ groß, wird der Reaktor außer Botrieb gesetzt, damit das Leck instandgesetzt werden kann. Nach dem Abschluß des Schritts S19 wird erneut der Schritt Sl nach Fig. 4 durchgeführt, um das Leck über einen anderen Probenentnahmekanal zu überwachen. Bei dem Schritt S83 ist die Frage, ob das Ausgangssignal des Druckdifferenzdetektors 20 irrtümlich ist oder nicht, anhand des absoluten Drucks am Ausgang des Druckdetektors 8a zu prüfen. Da gemäß der vorstehenden Beschreibung der Druckverlust längs

Q3Q064/0912

des Detektorgehäuses 19 vom absoluten Druck des strömenden Gases abhängt, muß man das Ausgangssignal des Detektors 20 auf einen Wert berichtigen, der mit dem absoluten Bezugswert vergleichbar ist.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung dient gemäß der Erfindung der Gasspülteil dazu, jedes Teilsystem der Natriumleckdetektoranordnung durchzuspülen, bevor die dem Leckdetektor zugeführte Gasprobe in das betreffende Teilsystem eingeleitet wird, so daß eine Verunreinigung des Teilsystems durch Natrium, das bei der vorausgegangenen Entnahme einer Probe zurückgeblieben ist, vollständig vermieden wird. Ferner ermöglicht es die Verwendung von Druckdetektoren bei jedem Teilsystem sowie dem Gasspülteil, die Ausgangssignale der Druckfühler zu überwachen, um jeweils die Lage eines entstandenen Lecks zu ermitteln. Außerdem ermöglicht es die Überwachung des Ausgangssignals des Leckdetektors während einer hinreichend langen Zeitspanne, zu prüfen ob die Schwankungen des Ausgangssignals des Leckdetektors auf das Entweichen von Natrium zurückzuführen sind oder nicht.

Gemäß der Erfindung ist es somit bei einer Anordnung, bei der das Vorhandensein eines Lecks dadurch nachgewiesen werden kann, daß an zahlreichen Punkten Gasproben entnommen werden, möglich, die Zuverlässigkeit und Meßgenauigkeit der Anordnung bei gleichzeitig einfachem Aufbau zu verbessern.

030064/0912

Claims (12)

1. j 1.j Natriumleckdetektoranordnung, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Natriumströmungswege (1), mehrere Rohrleitungen (4) zum Entnehmen von Proben des die Natriumströmungswege umgebenden Gases an verschiedenen Punkten längs eines oder mehrerer Natrumströmungswege und zum Weiterleiten der Gasproben außerhalb der Strömungswege, mindestens ein Wählventil (5a bis 5g) an den Gasaustrittsenden der verschiedenen Rohrleitungen zum Entnehmen von Gasproben, wobei es die Wählventile ermöglichen, jeweils eines der Gasaustrittsenden einer Rohrleitung zum Entnehmen von Gasproben mit einer von mehreren Rohrleitungen zu verbinden, die zu einem Detektorteil (7a bis 7g) führen, wobei sich diese Verbindungen durch entsprechende Umschaltvorgänge herstellen lassen, mehrere Natriumleckdetektorteile zum Aufnehmen der mit Hilfe der Rohrleitungen zum Entnehmen von Gasproben und der zu den Detektorteilen führenden Rohrleitungen zum Zweck des Nach-

   030064/0912

   weisens von aus einem der Natriumströmungswege entwichenem Natrium, das in der Gasprobe in einer dampfförmigen Phase enthalten ist, sowie einen Spülteil (6) zum Abspülen der Innenwände des Wählventils und der Rohrleitungen jeweils beim Umschalten der Verbindung zwischen einer Rohrleitung zum Entnehmen von Gasproben und dem Wählventil,
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Druckfühler (8a bis Sj), der bei jeder der Rohrleitungen zwischen dem Wählventil (5a bis 5g) und dem zugehörigen Natriumleckdetektorteil (7a bis 7j) angeordnet ist und dazu dient, den Druck des Gases auf der Eintrittsseite des Natriumleckdetektorteils zu prüfen, sowie eine Gasstromregeleinrichtung (10a bis lOj), die auf der Austrittsseite jedes Natriumleckdetektorteils angeordnet ist und dazu dient, den einem Natriumströmungsweg (1) entnommenen Gasstrom auf einem konstanten Wert zu halten.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Natriumleckdetektorteil um einen Druckdifferenzdetektor (19, 20) handelt, bei dem ein Membranfilter mit Mikroporen in dem Gasstrom angeordnet ist und mittels dessen die Differenz zwischen den Gasdrücken vor und hinter dem Filter ermittelt wird, wenn ein Natriumaerosol die Mikroporen des Filters ausfüllt, und daß der bzw. jeder Natriumleckdetektorteil (7a bis 7j) außerdem eine Einrichtung aufweist, die dazu dient, das Ausgangssignal des ersten Druckfühlers (8a bis Sj) bzw. den voreingestellten Pegel für ein Warnsignal entsprechend dem Ausgangssignal des ersten Druckfühlers zu korrigieren.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gasstromregeleinrichtungen (10a bis 10j), die den Natriumleckdetektorteilen (7a bis 7j) nachgeschaltet sind und dazu dienen, die Gasströme, welche einem Natriumströmungsweg

   030064/0912

   (1) an bestimmten Punkten entnommen werden, auf konstante Werte einzuregeln, sowie mit den Gasstromregeleinrichtungen parallelgeschaltete Umgehungsventile (17a bis 17 j).
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spülteil (6) auch dann betätigen läßt, wenn Fremdkörper in den Probeentnahmeleitungen (4) und/oder den zu den Leckdetektorteilen (7a bis 7j) führenden Rohrleitungen vorhanden sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verbinden eines Wählventils (5a bis 5g) mit der i-ten Probenentnahmeleitung (4) und dem Abschluß der Leckprüfung der Spülteil (6) die i-te Probenentnahmeleitung und die daran angeschlossene Rohrleitung durchspült, woraufhin das Wählventil durch einen Umschaltvorgang mit der (i+l)-ten Probenentnahmeleitung verbunden wird, so daß die Natriumleckprüfung über die (i+l)-te Probenentnahmeleitung durchgeführt wird.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anschließen eines Wählventils (5a bis 5g) an die i-te Probenentnahmeleitung (4) und dem Abschluß der Leckprüfung die zugehörige Strömungsregeleinrichtung (10a bis 10 j) stillgesetzt und das zugehörige Umgehungsventil (17a bis 17j) geöffnet wird, so daß der Spülteil (6) die i-te Probenentnahmeleitung und die an sie angeschlossene Rohrleitung durchspült, woraufhin das Umgehungsventil geschlossen wird, und daß das Wählventil dann auf die (i+1)-te Probenentnahmeleitung umgeschaltet wird, woraufhin die zugehörige Strömungsregeleinrichtung in Betrieb gesetzt wird, so daß die Leckprüfung über die (i+l)-te Probenentnahmeleitung durchgeführt wird.

   03006A/0912
8. 8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülteil (6) einen zweiten Druckfühler (12) zum Feststellen des Gasdrucks in dem Spülteil aufweist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem Detektorteil (7a bis 7j) aufgetretene Störung von einer bei dem Spülteil (6) aufgetretenen Störung dadurch unterschieden wird, daß die anomalen Ausgangssignale des ersten Druckfühlers (8a bis 8g) und des zweiten Druckfühlers (12) ermittelt werden.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das korrigierte Ausgangssignal des Druckdifferenzdetektors (19, 20) einen anomalen Wert hat, dieses anomale Ausgangssignal kontinuierlich überwacht wird und daß die Anomalität bzw. die Störung bei dem Druckdifferenzdetektor von einer auf ein Natriumleck zurückzuführenden Störung in Abhängigkeit von der Art der Schwankung des anomalen Ausgangssignals unterschieden wird.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Natriumleckdetektorteil (7a bis 7j) mit einem Natriumionisationsdetektor (23) versehen ist, der auf das Vorhandensein von Natriumionen in der Gasprobe anspricht.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Natriumionisationsdetektor (23) ein anomales Ausgangssignal liefert, dieses anomale Ausgangssig·- nal kontinuierlich überwacht wird und daß hierdurch die bei dem Natriumionisationsdetektor vorhandene Anomalität bzw. Störung von einer auf ein Natriumleck zurückzuführenden Störung in Abhängigkeit von der Art der Schwankung des anomalen Ausgangssignals unterschieden wird.

    030064/0912