DE3046040A1

DE3046040A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifizierung von verschiedenen objekten, insbesondere von reaktorkernelementen

Info

Publication number: DE3046040A1
Application number: DE19803046040
Authority: DE
Inventors: Lothar Ing.(grad.) 5060 Bergisch Gladbach Frink; Siegfried Ing.(grad.) 5250 Engelskirchen Maxam
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1980-12-06
Filing date: 1980-12-06
Publication date: 1982-07-15
Also published as: FR2495802B1; FR2495802A1

Description

INTERATOM '· :i'\. I ,' 24:53h .*5

Internationale Atomreaktorbau "GmbH*** *

D-5060 Bergisch Gladbach 1

Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von verschiedenen Objekten insbesondere von Reaktorke rnelernenten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung von verschiedenen Objekten, insbesondere von Reaktorkernelementen. Die Identifizierung von Objekten wurde bisher auf verschiedene Weise bewerkstelligt. Es gibt optische, mechanische (d. h. auf äußere Merkmale bezogene) und logistische Methoden. Speziell für Reaktorkernelemente wurden bisher zur Identifizierung mechanische Methoden angewandt, bzw. logistische Methoden, d. h. Erkennung des Elementes an seiner Position im Lager bzw. im Reaktorkern.

Beim derzeitigen Stand der Technik ist eine Identifizierung von solchen Objekten mittels elektromagnetischer Methoden noch nicht möglich. Die bisherigen Methoden genügen aber in vielen Fällen nicht den Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit, die insbesondere im Reaktorbau gestellt werden. Optische Methoden sind oft nicht anwendbar, da sich die Objekte im hochradioaktiven Medium und gegebenenfalls sogar unter flüssigem Natrium befinden. Bei der entscheidenden Bedeutung, die die sichere Identifizierung von Reaktorkernelementen für den risikofreien Betrieb und die Wartung hat, ist eine unabhängige, zuverlässige Methode zur Identifizierung als Ergänzung der bisher angewandten Methoden unerläßlich.

Es ist allerdings eine "Anordnung zum Feststellen der Position von Objekten, insbesondere von Brennelementen eines Reaktors" (DE-OS 23 11 302) bekannt, bei der

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die exakte Position eines Objektes mit Hilfe eines Meßkopfes, der unter anderem eine Primärspule und zwei Sekundärspulenkränze enthält, durch den Einfluß, den zwei am Objekt befestigte Ferritstücke auf die Induktion der Spulen ausüben, bestimmt wird. Mittels dieser Anordnung kann auch der Azimut-Winkel eines Brennelementes, bzw. die Ausrichtung der Verbindungslinie der beiden ferromagnetischen Stücke, genau bestimmt werden, jedoch ist eine Identifizierung des Elementes nicht durchführbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektromagnetischen Identifizierung von verschiedenen Objekten, insbesondere von Reaktorkernelementen, die wirtschaftlich und zuverlässig eingesetzt werden kann, selbst unter den Bedingungen im Reaktordruckbehälter .

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Dabei wird eine Vorrichtung, bestehend aus einem Meßkopf und zwei ferromagnetischen Stücken am beobachteten Objekt, wie sie z. B. in der DE-OS 23 11 302 beschrieben ist, ausgenutzt und für diese neue, früher nicht vorhersehbare Aufgabenstellung erweitert. Dazu wird vorgeschlagen, außer den für die Positionsbestimmung ggf. vorhandenen zwei ferromagnetischen Stücken weitere ferromagnetische Stücke an den verschiedenen zu identifizierenden Objekten zu befestigen. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Anwendung der Erfindung zur Identifizierung von verschiedenen Reaktorkernelementen keine zusätzlichen Einbauten im Inneren des Reaktors notwendig werden, sondern der schon bekannte Meßkopf für diese neue Aufgabe geeignet ist, wenn die zu identifizierenden Objekte und ggf. die Auswerte-Elektronik umgerüstet werden. Die Vorrichtung ist dann geeignet, verschiedene Objekte anhand von Ausrichtung und/

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oder Position und/oder Größe und/oder Anzahl der weiteren ferromagnetischen Stücke zu erkennen.

Sind nur wenige Objekte vorhanden, so können diese z. B. nur durch die Anzahl der zusätzlichen ferromagnetischen Stücke, wie im Anspruch 2 vorgeschlagen, unterschieden werden. Dazu wird die Summenspannung aller Sekundärspulen des Meßkopfes gebildet und aus ihrer Höhe die Anzahl der zusätzlichen ferromagnetischen Stücke festgestellt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird nach Anspruch 3 vorgeschlagen, an den zu identifizierenden Objekten untereinander zwei Paare ferromagnetischer

^Ί5 Stücke zu befestigen. Für die Positionsbestimmung ist das obere Paar u. U. schon vorhanden, so daß dann nur noch zwei zusätzliche ferromagnetische Stücke um 180° und um den axialen Abstand der beiden Sekundärspulen des Meßkopfes gegeneinander versetzt am Objekt befestigt werden müssen. Dabei sollen die Projektionen der Verbindungslinien der beiden Paare in die Querschnittebene einen Winkel zueinander bilden, der die Information zur Unterscheidung verschiedener Objekte enthält. Durch diese Ausgestaltung wird die andere mögliche Funkion des Meßkopfes, nämlich das Feststellen der Position des Objektes, nicht beeinträchtigt. Das zweite Paar ferromagnetischer Stücke ermöglicht aber eine im Anspruch 5 genauer beschriebene Messung, die dann die Information

über die Identität des Objektes liefert. 30

In zusätzlicher Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, sechs verschiedene Winkelstellungen der Projektionen der Verbindungslinien der beiden Paare zuzulassen, nämlich die Winkel η χ 60°, wobei η eine vom Objekt abhängige ganze Zahl zwischen 0 und 5 ist. Diese Ausgestaltung dient der Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der

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Identifizierung, da der Meßkopf sehr viel kleinere Winkel als 60° unterscheiden könnte. Mit dieser Forderung des Anspruches 3 wird erreicht, daß Fehlinterpretationen der Meßwerte ausgeschlossen sind.
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Da sich bei der hohen Anforderung nur noch 6 verschiedene Objekte identifizieren lassen, ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, ein Objekt durch Weglassen des zweiten Paares ferromagnetischer Stücke zu kennzeichnen, also eine Kombination der Ansprüche 2 und 3. Zur zuverlässigen Erkennung dieses Objektes wird dabei die Summenspannung aller Sekundärspulen überwacht. Diese Summenspannung ist beim Vorhandensein von zusätzlichen ferromagnetisehen Stücken im Meßkopf größer als beim Fehlen solcher Stücke. Steigt die Summenspannung beim Hochziehen des Objektes in die Meßlage für die zweite Azimut-Winkel-Messung (siehe Anspruch 5) nicht wieder an, so ist das Objekt ohne zusätzliche ferromagnetische Stücke bereits erkannt und eine Winkelmessung erübrigt sich.

Ein Zusatzgerät zur in der DE-OS 23 11 302 beschriebenen Auswerteelektronik, das die Summe aller Sekundärspulen-Spannungen bildet, ist für diese Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen. Ein solches Gerät kann auch ohne Zuhilfenähme einer Winkelmessung mit hinreichender Genauigkeit mehrere Objekte je nach Anzahl und Größe der angebrachten ferromagnetischen Stücke anhand der Summenspannung im Meßkopf identifizieren. Eine automatisierte Zuordnung der Summenspannung zu verschiedenen Objekten kann beispielsweise durch einen Analog-Digital-Wandler mit anschließender Anzeige erreicht werden. Wegen der u. ü. höheren Störanfälligkeit wurde diese Methode im Ausführungsbeispiel nicht weiter verfolgt, da nur sieben verschiedene Kernelementtypen, nämlich verschiedene Brenn- bzw. Brutelementtypen, Reflektor-, Absorber- und Blindelemente unterschieden werden sollen.

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In Anspruch 5 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem eine solche Anordnung zur Identifizierung eines Objektes benutzt werden kann. Die Azimut-Winkel-Messung des Objektes mit Hilfe des oberen Paares ferromagnetischer Stücke wird u. U. schon zum Feststellen der Position des Objektes wie in DE-OS 23 11 302 beschrieben vorgenommen. Nach Abschluß dieser Messung, bei der also die Ausrichtung der Verbindungslinie des ersten Paares ferromagnetischer Stücke festgestellt wird, wird das Objekt höher gezogen, bis das zweite Paar ferromagnetischer Stücke sich im Meßkopf befindet, und dann wird der Azimut-Winkel in gleicher Weise nochmals bestimmt. Die Differenz der beiden gemessenen Winkel, die von einer Auswerteelektronik gebildet wird, ist jeweils charakteristisch für das zu identifizierende objekt und wird von der Auswerteelektronik durch Vergleich mit gespeicherten Werten zugeordnet. Durch eine solche Schaltung kann nun zusätzlich zur mechanischen Identifizierung eine elektromagnetische Identifizierung des Objektes erfolgen. Bei Anwendung dieser Methode lassen sich zusätzliche elektronische SicherheitsVorkehrungen verwirklichen, z. B. kann das weitere Anheben des Objektes elektronisch verhindert werden, wenn irrtümlich das falsche Objekt gewählt wurde. Eine solche Schutzschaltung ist besonders bei Reaktorkernelementen von großer Bedeutung.

Der Anspruch 6 beschreibt ein für die Identifizierung mit der vorliegenden Vorrichtung geeignetes Objekt.

^JO Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen

Figur 1 den Meßkopf und den Oberteil des zu identifizierenden Objektes,

Figur 2 eine Draufsicht auf den Kopf des zu identi-

fizierenden Objektes und

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Figur 3 eine Seitenansicht von Meßkopf und zu identifizierendem Objekt.

In Figur 1 ist mit 1 das Objekt, im Ausführungsbeispiel ein Reaktorkernelement, bezeichnet, dessen Identität ermittelt werden soll. In dieser Zeichnung entsprechen die mit den Zahlen 1-7 bezeichneten Teile in Aufbau, Anordnung und Funktionsweise genau den in der DE-OS 23 11 302, Figur 1, dargestellten Teilen, d. h., mit 2 ist ein an einem nicht dargestellten Greifer befestigtes Teil, das bei der Positionsbestimmung benötigt wird, bezeichnet. Der Meßkopf besteht aus einer Primärspule 4, einem unteren Spulenkranz 3 und einem oberen Spulenkranz 5. Das zu identifizierende Objekt 1 ist mit einem oberen Paar ferromagnetischer Stükke 6 und 7 und einem unteren Paar ferromagnetischer Stücke 8 und 9 ausgestattet. Dabei wird der axiale Abstand der beiden Paare so gewählt, daß eine Beeinflussung der Positionsmessung durch das untere Paar vermieden wird. Das bedeutet für dieses Ausführungsbeispiel einen mittleren Abstand der beiden Paare von etwa der doppelten Größe des Abstandes zwischen den beiden Spulenkränzen.

In Figur 2 ist eine Draufsicht auf den oberen Teil des zu identifizierenden Objektes, in diesem Falle eines Reaktorkernelementes dargestellt. In dieser Figur wird die räumliche Anordnung der beiden Paare ferromagnetischer Stücke veranschaulicht. Die Projektion der Verbindungslinie der beiden ferromagnetischen Stücke 6 und 7 in die Querschnittebene bildet zur Projektion der Verbindungslinie der beiden ferromagnetischen Stücke 8 und 9 in diese Ebene einen Winkel 10 von für verschiedene Objekte unterschiedlicher charakteristischer Größe. Im Ausführungsbei-

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spiel wurden Winkel von η χ 60°, wobei η eine ganze Zahl zwischen 0 und 5 ist, zugelassen. Durch diese Anordnung lassen sich also mit dem Verfahren nach Anspruch 5 zuverlässig sechs verschiedene Objekte unterscheiden.

In Figur 3 ist eine Seitenansicht des Meßkopfes und des Oberteils des zu identifizierenden Objektes dargestellt. In dieser Konstellation befinden sich Meßkopf und objekt 1 während der Messung an dem oberen Paar ferromagnetischer Stücke, also z. B. bei der Positionsbestimmung. Für den zweiten Teil der Messung, der zur Identifizierung des Objektes an dem zweiten Paar ferromagnetischer Stücke 8 und 9 durchgeführt wird, muß das zu identifizierende Objekt so angehoben werden, daß das ferromagnetische Stück 8 sich in der Höhe befindet wie bei dem ersten Teil der Messung das ferromagnetische Stück 6. Die Messung des Azimut-WinkeIs für beide Paare ferromagnetischer Stücke erfolgt nach dem in der DE-OS 23 11 302 ausführlich beschriebenen Verfahren.

Zwar sind an der Auswerteelektronik für die einzelnen Winkelmessungen noch keine Änderungen nötig, da zum Identifizieren eines Objektes zwei aufeinanderfolgende, vom Prinzip her aber gleiche Messungen erfolgen. Zur Automatisierung der Auswertung dieser Messungen bei der Identifizierung aber und um die Möglichkeit zu schaffen, einen Alarm auch ohne menschliches Zutun auszulösen, wird im Anwendungsbeispiel folgende Zusatzausrüstung bei der Auswertung verwendet:

Der bei der ersten Azimut-Messung gemessene Winkel wird in einem Schreib-Lese-Speicher gespeichert, und der zweite gemessene Azimut-Winkel von dem gespeicherten Wert abgezogen. Das Ergebnis wird mit einem Speicher, in dem die

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für die verschiedenen Objekte charakteristischen Winkel gespeichert sind, verglichen und der dem gemessenen Wert am nächsten kommende Speicherwert mit der zugehörigen Identifizierung angezeigt. Außerdem wird die Summenspannung aller Sekundärspulen in einem Summierer gebildet und angezeigt oder mit Speicherwerten verglichen, wodurch z. B. das Fehlen des zweiten Paares ferromagnetischer Stücke oder eine falsche Lage des Objektes bei den Messungen festgestellt werden kann.

Claims

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Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5060 Bergisch Gladbach 1

"Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von verschiedenen Objekten, insbesondere von Reaktorke rnelementen"

Patentansprüche
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Vorrichtung zur Identifizierung von verschiedenen Objekten mit einem hohlzylindrischen Meßkopf, mit einer Primärspule und zwei Kränzen von Sekundärspulen; die Objekte haben einen zylindrischen oder prismatischen Kopf und sind mit zwei ferromagnetischen Stücken ausgestattet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:·

a) Es sind weitere ferromagnetische Stücke (8, 9) an den Objekten (1) befestigt.

b) Die Vorrichtung ist geeignet/ verschiedene Objekte anhand von Ausrichtung und/oder Position und/oder Größe und/oder Anzahl dieser ferromagnetxschen Stücke (8, 9) zu erkennen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Verschiedene Objekte haben verschiedene Anzahl ferromagnetischer Stücke.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) An den Objekten (1) sind untereinander zwei Paare

ferromagnetischer Stücke (6, 7) und (8, 9) befestigt.

b) Die Stücke jedes Paares sind um 180° und um den axialen Abstand der beiden Sekundärspulenkränze (3, 5)

des Meßkopfes gegeneinander versetzt. 10

c) Die Projektionen der Verbindungslinien der beiden Paare in die Querschnittebene bilden einen Winkel (10) zueinander, der für verschiedene Objekte charakteristisch ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Winkel (10) zwischen den Projektionen der Verbindungslinien beträgt η χ 60°, wobei η eine von der Art des Objektes abhängige ganze Zahl zwischen 0 und 5 ist.
5. Verfahren zur Identifizierung von verschiedenen Objekten mittels der in den vorhergehenden Ansprüchen beschriebenen Vorrichtungen, bei dem der Azimut-Winkel der Verbindungslinie eines Paares am Objekt befestigter ferromagnetischer Stücke bestimmt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschrittei

a) Es werden zwei Azimut-Winkel-Messungen an in verschiedenen Ebenen angebrachten Paaren ferromagnetischer Stücke durchgeführt.

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b) Aus beiden Messungen wird die Differenz gebildet.

c) Die Differenz wird als Hinweis auf die Art des Objektes benutzt.
6. Objekt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das Objekt hat ein zylindrisches oder prismatisches Kopfstück, an dem 2 Paare von ferromagnetxschen Stücken befestigt sind.