DE3041846C2

DE3041846C2 -

Info

Publication number: DE3041846C2
Application number: DE3041846A
Authority: DE
Inventors: Claus Dr. 6702 Bad Duerkheim De Elter; Hubert 6149 Rimbach De Handel; Hermann Dipl.-Ing. 6751 Langmeil De Schmitt; Josef Dipl.-Ing. 7521 Hambruecken De Schoening
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1990-02-08
Also published as: DE3041846A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Neutronenflußmes sung in einem innerhalb eines Spannbetondruckbehälters angeord neten Kernreaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for neutron flux measurement solution arranged in a prestressed concrete pressure vessel Neten nuclear reactor according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der FR-PS 73 582 (erster Zusatz zu FR-PS 11 04 885) bekannt. Diese Vorrichtung zur Messung des in einem Kernreaktor vorhande nen Neutronenflusses weist einen in eine Behälter wanddurchdringung einführbaren Detektor und einen bewegbaren Abschirmstopfen auf, der sich nach außen hin an den Detek tor anschließt. Der Abschirmstopfen umfaßt einen mit Abschirm material gefüllten Metallzylinder sowie einen Hohlzylinder aus Graphit, mit dem der Detektor gelenkig verbunden ist. Der an den Metallzylinder angrenzende Teil des Graphitzylinders ent hält einen Bleizylinder. Der Detektor kann zwei verschiedene Meßpositionen einnehmen, wobei er sich in der ersten Meßposi tion außerhalb der Behälterwanddurchdringung und in der zweiten Meßpo sition innerhalb des genannten Hohlraums befindet. Beim Aus wechseln des Detektors wird dieser zusammen mit dem Abschirm stopfen aus der Wanddurchdringung gezogen.Such a device is known from FR-PS 73 582 (first addition to FR-PS 11 04 885). These Device for measuring the existing in a nuclear reactor A neutron flow points one into a container wall penetration insertable detector and a movable Shielding plug on the outside to the Detek gate connects. The shielding plug includes one with a shield material-filled metal cylinder and a hollow cylinder Graphite with which the detector is articulated. The one the metal cylinder adjacent part of the graphite cylinder ent holds a lead cylinder. The detector can be of two different types Take measurement positions, where it is in the first measurement position tion outside the tank wall penetration and in the second measuring po sition is located within the cavity mentioned. When out the detector is changed together with the shield plug pulled out of the wall penetration.

In der DE-OS 28 32 122 wird eine Vorrichtung zur Messung des Neutronenflusses in einem Siedewasserkernreaktor beschrieben, die - als Meßlanze ausgebildet - die gesamte Höhe des Reaktor kernes durchsetzt und in verschiedenen Höhenlagen jeweils mit einem Detektor ausgerüstet ist. Die auch während des Betriebes auswechselbaren Detektoren sind jeweils in einem durch die Druckbehälterwand hindurchgeführten Fingerhutrohr angeordnet, das gegenüber dem Druckbehälterinneren abgedichtet ist. Die Fingerhutrohre sind innerhalb eines Lanzenhüllrohres instal liert, das seitliche Bohrungen für den Durchtritt von Reaktor kühlwasser aufweist. Das Lanzenhüllrohr bildet mit den Finger hutrohren eine Baueinheit und ist lösbar mit dem Druckbehälter boden verbunden. Die Baueinheit kann bei abgeschaltetem Kern reaktor nach oben herausgezogen werden.In DE-OS 28 32 122 a device for measuring the Neutron flux in a boiling water reactor described which - designed as a measuring lance - the entire height of the reactor kernes interspersed and at different altitudes is equipped with a detector. Which also during operation interchangeable detectors are each in one by Thimble tube passed through the pressure vessel wall, that is sealed against the inside of the pressure vessel. The Thimble tubes are installed within a lance tube liert, the side holes for the passage of the reactor has cooling water. The lance cladding tube forms with the fingers Hutrohre a unit and is detachable with the pressure vessel ground connected. The unit can with the core switched off the reactor upwards.

Von dem erstgenannten Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merk malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß ein totaler Ausfall der Vorrichtung ausgeschlossen und auch während des Reaktorbetriebs das Auswechseln von einzelnen Detektoren sowie der gesamten Vorrichtung möglich ist.Starting from the first-mentioned prior art, the Invention, the object of a device with the Merk paint the preamble of claim 1 to train that a total failure of the device is excluded and even during the operation of the reactor, the replacement of individual ones Detectors and the entire device is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.

Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einem ein- oder mehr teiligen Führungsrohr, das sich während des Meßbetriebs in der Behälterdurchführung befindet, und mehreren weiteren, im Durch messer kleineren, ebenfalls ein- oder mehrteiligen Führungsroh ren, die je einen Detektor mit Abschirmstopfen aufnehmen. Das erste Führungsrohr ist so bemessen, daß es in die Behälter durchführung eingeschoben werden kann. Die Wahl eines ein-, zwei- oder mehrteiligen ersten Führungsrohres wird von der Länge bzw. dem Durchmesser der Behälterdurchführung bestimmt, die die Behälterwand durchquert und eine Länge von ca. 5 m haben kann. Die Dimensionierung und Bestückung der Vorrichtung wird - unabhängig davon, ob sie für sicherheitstechnische oder betriebstechnische Neutronenflußmessungen verwendet wird - unter dem Gesichtspunkt einer einfachen Anbringung in der Be hälterdurchführung und einer ausreichenden Strahlenabschirmung festgelegt. Weiter muß garantiert sein, daß die Meßvorrichtung während des gesamten Meßvorganges an der vorgesehenen Stelle bleibt.The invention consists essentially of one or more part guide tube, which is during the measuring operation in the Container passage is located, and several others, in the passage smaller, also one-part or multi-part guide tube that each hold a detector with a shielding plug. The first guide tube is sized so that it goes into the container implementation can be inserted. Choosing a one, two or more part first guide tube is from the Length or diameter of the container leadthrough determined, which crosses the container wall and a length of about 5 m may have. The dimensioning and assembly of the device - regardless of whether it is for security or operational neutron flux measurements are used - from the point of view of simple attachment in the loading container implementation and adequate radiation shielding fixed. Furthermore, it must be guaranteed that the measuring device during the entire measuring process at the intended location remains.

Die zweiten Führungsrohre, die mit dem ersten Führungsrohr fest verbunden sind, sind für die Detektoren bestimmt und derart dimensioniert, daß die Detektoren ohne weiteres einge führt werden können. Jeder Detektor ist in dem ihm zugeordneten zweiten Führungsrohr in Richtung des Reaktorkerns orientiert, und der Meßteil des Detektors befindet sich im Bereich der Behälterinnenwand. Der Detektor nimmt im zweiten Führungsrohr nur einen geringen Raum ein, der übrige Raum ist mit dem Ab schirmstopfen (z. B. einer Stahlstange) ausgefüllt, wobei die Verbindung zwischen jedem Detektor und seinem Abschirmstopfen über ein Gelenk erfolgt.The second guide tubes are fixed to the first guide tube are intended for the detectors and dimensioned such that the detectors are easily turned on can be led. Each detector is in the one assigned to it second guide tube oriented in the direction of the reactor core, and the measuring part of the detector is in the range of Inner wall of the container. The detector takes in the second guide tube only a small room, the rest of the room is with the Ab shield plug (e.g. a steel rod) filled in Connection between each detector and its shielding plug done via a joint.

Bei Vorrichtungen, die für betriebstechnische Neutronenfluß messungen bestimmt sind, kann das erste Führungsrohr einen Durchmesser von ca. 900 mm haben. In diesem Fall bestehen so wohl das erste als auch das zweite Führungsrohr aus drei oder mehreren Rohrstücken, wobei das erste und das zweite Führungs rohr die gleiche Unterteilung aufweisen. Das erste Führungsrohr bleibt während des gesamten Reaktorbetriebes in der Behälterdurchführung an geordnet. Bei auftretenden Beschädigungen an Detektoren wird nur der beschädigte Detektor aus dem zweiten Führungsrohr her ausgezogen und ausgetauscht.For devices that are used for operational neutron flux measurements are determined, the first guide tube can one Have a diameter of approx. 900 mm. In this case there are probably the first as well as the second guide tube from three or several pieces of pipe, the first and the second guide tube have the same subdivision. The first guide tube remains in the tank bushing during the entire reactor operation orderly. In the event of damage to detectors only the damaged detector from the second guide tube stripped and exchanged.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde re darin, daß bei der vorgeschlagenen Vorrichtung für sicher heitstechnische bzw. betriebstechnische Neutronenflußmessungen eine redundante Ausführung der Detektoren möglich ist. Weiter hin ist eine ständige Austauschbarkeit der Detektoren sicherge stellt.The advantages achieved by the invention are in particular re that in the proposed device for sure technical or operational neutron flux measurements redundant execution of the detectors is possible. Next There is a constant interchangeability of the detectors poses.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigenTwo embodiments of the invention are in the drawing are shown schematically and are described below. Show it

Fig. 1a, 1b im Längsschnitt eine in einer Behälterdurchfüh rung angeordnete Vorrichtung für sicherheits technische Neutronenflußmessungen, Fig. 1a, 1b in longitudinal section, a device in a Behälterdurchfüh arranged tion for safety technical Neutronenflußmessungen,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 1, Fig. 2 is a cross section along line AA of Fig. 1,

Fig. 3 im Längsschnitt eine in einer Behälterdurchfüh rung angeordnete Vorrichtung für betriebstech nische Neutronenflußmessungen, Fig. 3 is a longitudinally sectional Behälterdurchfüh in a device arranged for operating tion sTechnical Neutronenflußmessungen,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit "X" der Fig. 3. Fig. 4 is an enlarged view of detail "X" of FIG. 3.

Die in Fig. 1a und 1b dargestellte Vorrichtung umfaßt ein er stes inneres Führungsrohrstück 1 und ein erstes äußeres Füh rungsrohrstück 2, die in einer mit Stahl ausgekleideten Behäl terdurchführung 3 angeordnet sind. Im ersten inneren Führungs rohrstück 1 sind zweite innere Führungsrohrstücke 5 a, 6 a an geordnet, die je einen Detektor 5 bzw. 6 aufnehmen. In der Mitte des ersten Führungsrohres 1, 2 ist ein Thermoelement 7 angeordnet. Im ersten äußeren Führungsrohrstück 2 sind zweite äußere Führungsrohrstücke 21 a, 22 a angeordnet, die Abschirm stopfen 21, 22 (in diesem Ausführungsbeispiel aus Stahlstangen) aufnehmen. Die Detektoren 5, 6 und das Thermoelement 7 sind miteinander über einen Ring 8 verbunden, und der freie Raum 13 im ersten inneren Führungsrohrstück 1, das an seinem Anfang 9 und Ende 10 jeweils einen Abschlußring 11 bzw. 12 aufweist, ist mit Beton gefüllt. Der Detektor 5 bzw. 6 ist mit dem Abschirm stopfen 21 bzw. 22 über ein Gelenk 14 bzw. 14 a verbunden. An das Ende 15 des ersten äußeren Führungsrohrstückes 2, das sich an einer Stufe 16 abstützt, schließt sich ein Abschirmkörper 17 in Form eines Abschirmringes an, wobei eine Verbindung zwischen dem ersten äußeren Führungsrohrstück 2 und dem Abschirmring 17 über Stiftschrauben 18, 18 a hergestellt ist. Der Abschirmstop fen 21 ist mit einer Ringschraube 19 bestückt. Der freie Raum 26 im ersten äußeren Führungsrohrstück 2 ist mit Beton gefüllt, und die beiden Enden 15, 27 dieses Rohrstücks sind durch Ringe 28, 29 gasdicht abgeschlossen. Zwischen dem Abschirmkörper 17 und einem Abschlußdeckel 30 der Behälterdurchführung 3 ist ein Distanzring 31 angeordnet, der mit dem Abschirmkörper 17 schlüssig verbunden ist. Der Abschlußdeckel 30 ist über Schrau ben 32 mit der Behälterdurchführung 3 gasdicht verbunden. Die im ersten inneren Führungsrohrstück 1 angeordneten Detektoren 5, 6 werden über elektrische Kabel 33, 34 mit elektrischem Strom versorgt. Diese sind an den Abschirmstopfen 21, 22 in Form von Wendeln 35, 36 aufgewunden und über Steckverbindungen 37, 38 mit den Detektoren 5, 6 verbunden. Die Behälterdurchfüh rung 3 weist im Bereich der Behälterinnenwand 39 einen Behäl terabschluß 40 auf, und vor den Detektoren 5, 6 ist ein Wärme schild 41 installiert.The device shown in Fig. 1a and 1b includes a he stes inner guide tube piece 1 and a first outer Füh approximately pipe piece 2 , which are arranged in a steel-lined container terdurchführung 3 . In the first inner guide tube 1 , second inner guide tube pieces 5 a , 6 a are arranged, each receiving a detector 5 or 6 . A thermocouple 7 is arranged in the middle of the first guide tube 1, 2 . In the first outer guide tube piece 2 , second outer guide tube pieces 21 a , 22 a are arranged, the shielding plug 21, 22 (in this embodiment made of steel rods). The detectors 5, 6 and the thermocouple 7 are connected to one another via a ring 8 , and the free space 13 in the first inner guide tube piece 1 , which has a closing ring 11 and 12 at its beginning 9 and end 10 , is filled with concrete. The detector 5 or 6 is plugged with the shield 21 or 22 via a joint 14 or 14 a . At the end 15 of the first outer guide tube portion 2, which is supported on a stage 16, a shielding body 17 includes in the form of a shield ring at, showing a connection between the first outer guide pipe piece 2 and the shield ring 17 via studs 18, 18 a prepared . The Abschirmstop fen 21 is equipped with an eyebolt 19 . The free space 26 in the first outer guide tube section 2 is filled with concrete, and the two ends 15, 27 of this tube section are sealed gas-tight by rings 28, 29 . Between the shielding body 17 and an end cover 30 of the container bushing 3 , a spacer ring 31 is arranged, which is connected to the shielding body 17 in a coherent manner. The end cover 30 is screwed ben ben 32 with the container bushing 3 gas-tight. The detectors 5, 6 arranged in the first inner guide tube section 1 are supplied with electrical current via electrical cables 33, 34 . These are wound on the shielding plugs 21, 22 in the form of coils 35, 36 and connected to the detectors 5, 6 via plug connections 37, 38 . The container implementation 3 has a container end closure 40 in the region of the container inner wall 39 , and a heat shield 41 is installed in front of the detectors 5, 6 .

In Fig. 2 ist im Querschnitt die Behälterdurchführung 3 darge stellt, die in der Betonwand 50 eines Spannbetondruckbehälters angeordnet ist und das erste äußere Führungsrohrstück 2 auf nimmt. Die Abschirmstopfen 21, 22, 23, 24, die von den zweiten Führungsrohren 46 (in Fig. 1 Detail 21 a), 47 (in Fig. 1 Detail 22 a), 48, 49 aufgenommen werden, sind gemeinsam mit einem Ther moelement-Führungsrohr 25 im ersten äußeren Führungsrohrstück 2 angeordnet. Der Zwischenraum 26 ist mit Beton gefüllt. An den Abschirmstopfen 21, 22, 23, 24 sind die elektrischen Leiter 33, 33 a, 34, 34 a aufgewunden. Weiter ist das erste äußere Führungs rohrstück 2 mit Laufrollen 44, 45 bestückt.In Fig. 2, the container bushing 3 is Darge in cross section, which is arranged in the concrete wall 50 of a prestressed concrete pressure vessel and the first outer guide tube piece 2 takes on. The shielding plugs 21, 22, 23, 24 , which are received by the second guide tubes 46 (in FIG. 1 detail 21 a) , 47 (in FIG. 1 detail 22 a) , 48, 49 , are together with a thermocouple Guide tube 25 arranged in the first outer guide tube piece 2 . The space 26 is filled with concrete. The electrical conductors 33, 33 a , 34, 34 a are wound on the shielding plugs 21, 22, 23, 24 . Furthermore, the first outer guide tube 2 is equipped with rollers 44, 45 .

Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung ist in einer Behälterdurch führung 51 angeordnet, die an der Innenseite 52 der Betonwand 53 des Spannbetondruckbehälters mit einem Abschluß 54 gasdicht abgeschlossen ist und an der Außenseite 55 der Be tonwand 53 mit einem Abschlußdeckel 56 versehen ist. Ein erstes Führungsrohr 57 erstreckt sich entlang der Behälterdurchführung 51 und stützt sich an dem Abschluß 54 ab. Das erste Führungsrohr 57 besteht aus drei Führungsrohrstücken 58, 59, 60. Im ersten Führungsrohrstück 58 sind Detektoren 61, 62, 63 und ein Thermoelement 99 angeordnet. Im zweiten und dritten Führungsrohrstück 59, 60 sind Abschirmstopfen 64, 65, 66 sowie ein Abschirmkörper 67 angeordnet. Die Führungsrohrstücke 58, 59, 60 sind miteinander durch Stiftschrauben (nicht darge stellt) verbunden. Die Detektoren 61, 62, 63 ragen in einen keilförmig sich erweiternden Bereich 69 der Behälterdurchfüh rung 51 hinein und sind je in einem zweiten hier einteiligen Führungsrohr 70, 71, 72 einsetzbar angeordnet, und die Füh rungsrohre 70, 71, 72 sind miteinander über Stabilisierungsrin ge 73, 74 fest verbunden. Der freie Bereich 75 zwischen den zweiten Führungsrohren 70, 71, 72 und dem gemeinsamen Führungs rohr 57 ist mit Beton gefüllt.The device shown in Fig. 3 is arranged in a container passage 51 , which is sealed gas-tight on the inside 52 of the concrete wall 53 of the prestressed concrete pressure vessel with a closure 54 and on the outside 55 of the loading wall 53 is provided with a cover 56 . A first guide tube 57 extends along the container passage 51 and is supported on the end 54 . The first guide tube 57 consists of three guide tube pieces 58, 59, 60 . Detectors 61, 62, 63 and a thermocouple 99 are arranged in the first guide tube piece 58 . Shielding plugs 64, 65, 66 and a shielding body 67 are arranged in the second and third guide tube pieces 59, 60 . The guide tube pieces 58, 59, 60 are connected to one another by studs (not shown). The detectors 61, 62, 63 extend in a wedge-shaped enlarging portion 69 of the Behälterdurchfüh tion 51 into and are each 72 arranged insertable into a second one-piece here guide tube 70, 71, and the Füh guide tubes 70, 71, 72 are to each other via Stabilisierungsrin ge 73, 74 firmly connected. The free area 75 between the second guide tubes 70, 71, 72 and the common guide tube 57 is filled with concrete.

Die Detektoren 61, 62, 63 sind über Verbindungsstücke 76, 77, 78 und Gelenke 79, 80, 81 mit den Abschirmstopfen 64, 65, 66 (die wieder als Stahlstangen ausgeführt sind) verbunden. Die Stromversorgung der Detektoren 61, 62, 63 erfolgt über elek trische Kabel 82, 83, 84 mit Steckverbindungen. Die elektri schen Kabel 82, 83, 84 sind an den Abschirmstopfen 64, 65, 66 in Form von Wendeln 88, 89, 90 aufgewunden.The detectors 61, 62, 63 are connected to the shielding plugs 64, 65, 66 (which are again designed as steel rods) via connecting pieces 76, 77, 78 and joints 79, 80, 81 . The power supply to the detectors 61, 62, 63 takes place via electrical cables 82, 83, 84 with plug connections. The electrical rule's 82, 83, 84 are wound on the shielding plugs 64, 65, 66 in the form of coils 88, 89, 90 .

Das Führungsrohrstück 60 weist eine ringförmige Ausnehmung 91 auf, die mit Abschirmmaterial 67, in dieser Ausführung mit Granulat, das durch Gewindebolzen 92, 93 verdrängt wird, ge füllt ist. Je tiefer die Gewindebolzen 92, 93 in die Ausnehmung 91 hineinragen, um so mehr wird das Abschirmmaterial 67 ver dichtet und an die Behälterdurchführung 51 gepreßt. Bei der Verdichtung durch die Gewindebolzen 92, 93 wird gleichzeitig eine feste Verbindung zwischen der Behälterdurchführung 51 und dem ersten Führungsrohr 57 hergestellt.The guide tube piece 60 has an annular recess 91 which is filled with shielding material 67 , in this embodiment with granulate which is displaced by threaded bolts 92, 93 , ge. The deeper the threaded bolts 92, 93 protrude into the recess 91 , the more the shielding material 67 is sealed and pressed against the container passage 51 . During the compression by the threaded bolts 92, 93 , a firm connection is simultaneously made between the container bushing 51 and the first guide tube 57 .

Zwischen dem Führungsrohrstück 60 und dem Abschlußdeckel 56 ist ein Distanzring 94 angeordnet. Bei dem Einbau der Vorrichtung in der Behälterdurchführung 51 werden in Reihenfolge die ersten Führungsrohrstücke 58, 59, 60 mit den zweiten Führungsrohren 70, 71, 72 in die Behälterdurchführung 51 eingeführt; danach werden die Detektoren 61, 62, 63 und die Abschirmstopfen 64, 65, 66 in die Führungsrohre 70, 71, 72 eingeführt. Eine Ring schraube 95, mit der der Abschirmstopfen 66 versehen ist, dient als Montagehilfe beim Herausziehen des Detektors 63 bzw. des Abschirmstopfens 66.A spacer ring 94 is arranged between the guide tube piece 60 and the end cover 56 . In the installation of the device in the tank passage 51 in order, the first guide tube pieces 58, 59, 60 inserted to the second guide tubes 70, 71, 72 into the tank passage 51; then the detectors 61, 62, 63 and the shielding plugs 64, 65, 66 are inserted into the guide tubes 70, 71, 72 . A ring screw 95 , with which the shielding plug 66 is provided, serves as an assembly aid when pulling out the detector 63 or the shielding plug 66th

Um eine Überhitzung der Detektoren 61, 62, 63 zu verhindern, ist vor ihnen ein Wärmeschild 96 angeordnet.In order to prevent overheating of the detectors 61, 62, 63 , a heat shield 96 is arranged in front of them.

Fig. 4 zeigt eine Verbindungsstelle 101 zwischen den Führungs rohrstücken 59, 60. Das Führungsrohrstück 59 weist eine Ausneh mung 97 auf, in der über eine Stiftschraube 68 und eine Mutter 100 eine Verbindung zwischen den beiden Führungsrohrstücken 59, 60 hergestellt wird. Fig. 4 shows a connection point 101 between the guide tube pieces 59, 60th The guide tube piece 59 has a Ausneh mung 97 , in which a connection between the two guide tube pieces 59, 60 is made via a stud 68 and a nut 100 .

Claims

1. Device for neutron flow measurement in a nuclear reactor arranged within a prestressed concrete pressure vessel, the device being insertable into the interior of a steel-lined vessel leadthrough ( 3; 51 ) and at least one detector ( 5, 6; 61, 62, 63 ) and one with the Detector connected shielding plug ( 21, 22; 64, 65, 66 ), characterized by

a) a one or more part first guide tube ( 1, 2; 57 ) which can be inserted into the container bushing ( 3; 51 ) and
b) a plurality of one-part or multi-part second guide tubes ( 46, 47, 48, 49; 70, 71, 72 ) which are arranged in a stationary manner within the first guide tube ( 1, 2; 57 ) and each for receiving a detector ( 5, 6 ; 61, 62, 63 ) with shielding plugs ( 21, 22; 64, 65, 66 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first guide tube ( 1, 2; 57 ) at its outer end via a spacer ring ( 31; 94 ) on a terdurchführung the container ( 3; 51 ) closing cover ( 30; 56 ) supports.