DE3117319A1 - "verfahren zum ueberwachen der stroemungsverhaeltnisse eines fluessigen metalls" - Google Patents

"verfahren zum ueberwachen der stroemungsverhaeltnisse eines fluessigen metalls"

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DE3117319A1 DE19813117319 DE3117319A DE3117319A1 DE 3117319 A1 DE3117319 A1 DE 3117319A1 DE 19813117319 DE19813117319 DE 19813117319 DE 3117319 A DE3117319 A DE 3117319A DE 3117319 A1 DE3117319 A1 DE 3117319A1
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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum überwachen der Strörnungsverhältnisse eines flüssigen Metalls, mit dem es möglich ist, die Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalls umfassend aus der Bewegungsrichtung oder einem ähnlichen Parameter des Spitzenpunktes einer Kreuz-Korrelationsfunktion der Pluktuationssignale zu ermitteln, die in den Ausgangssignalen eines elektromagnetischen Sensors auftreten, der im strömenden flüssigen Metall angeordnet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, das sich besonders für die charakteristische Messung (Messung der strömungsgeschwindigkeit) im Kern eines flüssig-metallgekühlten Atomkernreaktors für die Wahrnehmung einer Kernanomalie und die Diagnose des Grundes für die Anomalie (Wahrnehmung des Da';npfblasengehaltes, Detektor-Selbstoichung/Diagonose) sowie ähnliche Messungen eignet.
  • Es sind beispielsweise Wirbelztrom-Strömungssonsoren als Einrichtungen zum elektromagnetischen Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines elektrisch leitenden Fluides bekannt.
  • Wie es in Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist, verwendet ein derartiger Strömungssensor einen Detektor 7, der aus einer Erregerwicklung 6 und zwei Detektorwicklung 4 und 5 besteht, die auf beiden Seiten der Errogerwicklung 6 ang ordnet ist, d.h. einen 3-Wicklungsdetektor, der in Strömu2gsrichtung eines leitenden Fluides angeordnet ist. Es ist a'ch ein sogenannter 5-Wicklungsdetektor bekannt, bei dem Erregerwicklungen zusätzlich an der Außenseite der Detektorwicklun gun angeordnet sind. In jedem Fall wird ein dorantiges magnetisches Wechselfeld durch die Erregerwicklung 6 erzeugt, daß der magnetische Fluß # symmetrisch bezüglich der Achse verteilt ist, wenn das Fluid F bewegungslos ist (Kurve 1). Wenn sich das Fluid F in die durch einen Pfeil dargestellte Richtung bewegt, wird der magnetische Fluß # jedoch auf der stromabwärts liegenden Seite verformt (Kurve 2). Dementsprechend nimmt die in der Detektonjicklung 4 auf der stromaufwärts liegenden Seite induzierte Spannung S1 mit einer Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit ab und mit einer Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit zu, wohingegen die in der Detektorwicklung 5 auf der stromabwärts liegenden Seite induzierte Spannung S2 das umgekehrte Verhalten wie die Spannung S1 zeigt. Der Unterschied zwischen den Spannungen S2 und 5 liefert ein Signal in Ab-) ahängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit, d.h. ein Strömungsgeschwindigkeitzeignal ep. Das ist das Meßprinzip bei einem herkömmlichen Strömungssensor.
  • In den Ausgangssignalen S1 und S2 der Detektorwickungen 4 und 5 treten jedoch jeweils Schwankungen auf, die bezüglich des zeitlich gemittelten Signals pulsieren. Durch eine Bestimmung der Kreuz-Korrelationsfunktion R1 ,2 ( ,- ) der Schwankungen in den Signalen S1 und S2 hat es sich herausgestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit dadurch erhalten werden kann, daß der offektive Abstand L zwischen beiden Detektorwicklungen durch eine Verzögerungseit z O am Spitzenpunkt der Funktion R1,2 ( # ) dividiert wird, und zwar auf dem Grundgedanken, daß die Verzögerungszeit Z 0 umgekehrt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist. Das hat zu einem Strömungss ensor geführt, wie er in der japanischen Offenlegungsschrift 128363/1978 beschrieben wird. Bei diesem Verfahren kann die Strömungsgeschwindigkeit unabhängig von der Amplitude des Signals selbst erhalten werden, so daß dieses Verfahren zur Selbsteichung des Strömungssensors angewandt werden kann. Da nur die strömungsgeschwindigkeit berücksichtigt wird, steht jedoch kein Verfahren zur Verfügung, das es möglich macht, umfassend die Strömungsverhältnisse einschließlich der Dampfblasenverhältnisse zu ermitteln.
  • Es ist ein herkömmliches Verfahren zum Ermitteln des Dampfblasengehaltes bekannt, bei dem der Dampfblasengchalt unter Verwendung der Höhe des quadratischen Mittelwertes der Schlvankung des Strömungsgeschwindigkeitssignals ermittelt wird. Die ses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine Störung, die in keiner Beziehung zum Dampfblasengehalt steht, nicht beseitigt werden kann und folglich die Höhe des Untergrundrauschens leicht größer wird, was die Empfindlichkeit der Ermittlung des Dampfblasengehaltes herabsetzt.
  • Auf dem Gebiet von flüssig-metallgekühlten Atomkernreaktoren wird im Gegensatz dazu ein Verfahren dringend benötigt, mit dem es möglich ist, genau die Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalls durch eine Verbindung der Messung der Strömungsgeschwindigkeit mit der Ermittlung des Dampfblasengehaltes festzustellen, um die Strömungsgeschwindigkeit in einer Brennstoffbauuntergruppe zu überwachen und dadurch eine Kernanomalie festzustellen oder den Grund für eine derartige Anomalie zu diagnostizieren, wobei darüberhinaus dieses Verfahren eine Selbstdiagnose des Detektors ermöglichen soll.
  • Durch die Erfindung soll daher ein Verfahren zum Übefljachen der Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalls geschaffen werden, mit dem es möglich ist, gleichzeitig und in Verbind miteinander die Strömungsgeschwindigkeit und dne Dampfblasen gehalt im flüssigen Metall aufzunehmen.
  • Durch die Erfindung soll insbesondere ein Verfahren gczcrr fen werden, mit dem es möglich ist, in geeigneter Weise dIL Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalles dadurch zu mitteln, daß die strömungsgeschwindigkeit des @@nsigen Metalles und gleichzeitig durch eine Messung @@ @@@andc oder Fehlens von Dampfblasen mit einem Korrelationsverfahren der Dampfblasenanteil, die Änderung in der Strömungsgeschwin digkeit usw. ermittelt werden.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen der Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalles, in: dem es möglich ist, umfassend die Strömungsverhältnisse zu ermitteln und eine Selbstdiagnose der Fehler eines Detektors durchzuführen.
  • Es sei im folgenden angenommen, daß aufgrund des Vorliegens von Dampfblasen in einem elektrisch leitenden Fluid die Leitfähigkeit des Fluides erheblich abnimmt, und somit beispielsweise ein durch das Fluid fließender Wirbel strom abnimmt, so daß der magnetische Fluß # in den Detsktorwicklungen 4 und 5 zunimmt, wie es durch eine Kurve 3 in Fig. 1 dargestellt ist Dementsprechend nehmen die beiden, in den Detektorwicklungen 4 und 5 induzierten Spannungen S1 und S2 zu.
  • Erfindungsgemäß wurde insbesondere die Tatsache berücksichti daß die Zu- oder Abnahme der Spannungen S1 und S2 als Folge der Strömungsgeschwindigkeit umgekehrt oder mit entgegengesetzter Polarität zueinander erfolgt, während die Zu- oder Al nahme der Spannungen S1 und S2 aufgrund des Dampfblasengehal tes in der gleichen Richtung oder mit der gleichen Polarität erfolgt. Daraus ergibt sich, daß verschiedene Informationen bezüglich der Strömungsverhältnisse des Fluides aus der oben beschriebenen Erscheinung dadurch erhalten werden können, daj die Kreuz-Korrelationsfunktion R1.2 (#) der Schwankungen der Spannungen S1 und S2 bestimmt wird. Das erfindungsgcmäße Verfahren basiert auf diesem Grundgedanken.
  • Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die kreuz-Korrelationsfunktion R1,2 (#0 der Schwankungen der Ausgangsspannungen S1 und S2 der Detoktorwicklungen und die Verzögerungszeit zwischen S1 und S2. Was dabei die Strömungsgeschwindigkeit ohne Dampfblasen anbetrifft, so bewegt sich eine örtliche Störung in der Geschwindigkeit in einer turbulenten Strömung stromabwärts zusammen mit dem Fluid und tritt eine Änderung in entgegengesetzter Polarität zwischen den Ausgangsspannungen S1 und 52 auf, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Die Funktion R1,2 (#) ) zeigt somit eine negative Korrelation und folgt einer Kurve, wie beispielsweise der Kurve 11 in Fig. 2. Die Verzögerungszeit # o am Punkt A, an dem der Absolutwert der Funktion R1,2(#) ein Maximum hat, ist umgekehrt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit, so daß die Strömungsgeschwindigkeit dadurch erhalten werden kann, daß die effektive Läng L zwischen den Detektorwicklungen durch 7 O dividiert wird. Das ist das Grundarbeitsprinzip des oben beschriebenen Wirbelstromströmungssensors, der bereits vorgeschlagen wurde. Lrfindungsgemäß können zusätzlich die folgenden Informationen erhalten werden: (1) Wenn Dampfblasen vorhanden sind: Wenn sich Dampfblasen zusammen mit dem Fluidstrom bewegen, treten Schwankungen in den Ausgangsspannungen S1 und S2 der Detektorwicklungen auf. Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, hat es sich herausgestellt, daß die Dampfblasen eine Änderung der gleichen Polarität in beiden Ausgangsspannungen S1 und S2 bewirken, so daß die Kreuz-Korrelationsfunktion R1 2( ) einen positiven Wert hat, wie es durch die Kurve 12 in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn keine Dampfblasen vorhanden sind, hat die Kreuz-Korrelationsfunktion cinen negativen Wort, wie er durch die Kurve 11 in Fig. 2 dargestellt ist. Das Vorhan densein oder Fehlen von Dampfblasen kann daher dadur bestimmt werden, daß die Polarität des Spitzenwertes C( Funktion R1,2 (t ) ermittelt wird. Bei diesem Ver-*ahre werden nicht korreliert einformationen @@ in Einimum herabgesetzt und können diese nicht korm erten In@@@ mationen von einem Schwankungsaignal aufgrund von Strömungsschwankungen mittels der Tatsache unterschieden werden, daß die Polarität von R1,2( i ) entgegengesetzt ist. Dieses Verfahren kann daher die Empfindlichkeit der Ermittlung des Dampfblasengehaltes im Vergleich mit dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren verbessern, das den quadratischen Mittclwert der Schwankung der Strömungsgeschwindigkeitssignale verwendet.
  • Mit einer Zunahme des Dampfblasenanteils steigt die Kurve 12 in der Weise an, wie es durch die Kurve 13 in Fig. 2 wiedergegeben ist. Der Punkt A bewegt sich nämlich in die positive Richtung, d.h. in die Richtung C, aufgrund der Dampfblasenmiscnung, wobei die Höhe des Punktes A vom Dampfblasenantoil abhängt. Dementspreche kann der Dampfblasenanteil über die Höhe des Spitzenpunktes positiver Polarität erfaßt werden. Wenn der Dampfblasenanteil größer wird, wird der Spitzemwert (P'C = (R1,2 (#'0) # ) der Funktion R1,2 (#) in ausreichendem Maße größer als ein Wert (PÄ = # R1,2) t) bei fehlenden Dampfblasen. Die Bewegungsgeschwindigkei der Dampfblasen kann daher dadurch erhalten werden, da die effektive Strecke L durch eine Verzögerungszeit #'o dividiert wird, die den Spitzenpunkt C positiver Polarität der Kurve 12 liefert. Durch einen Vergleich dieser Dampfblasengeschwindigkeit mit der Strömungsgeschwindigkeit kann ein Verschiebungsverhältnis bestimmt werden.
  • 2. Ermittlung der Strömungsverhältnisse: Wenn die Strömungsgeschwindigkeit einfach zunimmt, nch men die SchwanRungen aufgrund einer turbulenten Strcmung gleichfalls zu, wohingegen die Verzögerungszeit kleiner wird, so aaß sich der Punkt A zum Punkt B' ver schiebt. Wenn im Gegensatz dazu die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, verschiebt sich der Punkt A zum Punkt B". Wenn nur die Turbulenz der Strömung aufgrund von Änderungen in der Beschaffenheit der Wandfläche eines Strömungskanals zunimmt, ohne daß die mittlere Strömungsgeschwindigkeit sich ändert, bewegt sich der Punkt A zum Punkt B. Wenn das Fluid mit Dampfblasen vermischt ist, bewegt sich der Punkt A zum Punkt C, wie es oben beschrieben wurde. Die Strömungsverhältnisse können somi-t dadurch bestimmt werden, daß untersucht wird, in welche Richtung und in welchem Ausmaß sich der Spitzenpunkt A der Kreuz-Korrelationsfunktion bewegt.
  • 3. Selbstdiganose der Detektorfehler: Abnorme Verhältnisse der elektronischen Schaltung oder -der Wicklungen können dadurch unterschieden werden, daß das Strömungsgeschwindigkeitssignal eF bei der üblichen Arbeit des Detektors mit einer Strömungsgeschwindigkeit eO,verglichen beispielsweise durch die Strömungsgeschwindigkeit eO,dividiert wird, die aus der Verzögerungszeit #o rhalten wird, bei der der Spitzenpunkt A der Kreuz-Korrelationsfunktion von S1 und S2 auftritt.
  • Obwohl mit anderen Worten die Änderung im Erregerstrom oder in der Impedanz der Detektorwicklungen zu iinderun--gen im Ausgangssignal eF des Strömungssensor führt, wird dadurch keine Anderung der Spitzenposition L o der Funktion R1,2 ( @ ) hervorgerufen. Aus diesem Grunde ist es möglich, zwischen einem Fehler oder abnormen Verhältnissen des Detektors und der Änderung in der Strömungsgeschwindigkeit selbst dadurch zu unterscheiden, daß bestimmt wird, ob das Verhältnis zwischen eF und eO gleich einem vorbestimmten Wert ist oder nich-t.
  • Wie es oben beschrieben wurde, ist es aus der nre-un,Jen In der Position (Verzögerungszeit r O) r0) und der ~ der Korrelation PA0 des Spitzenpunktes A der Kreuzkorrelationsfunktion R1 2 von t der Schwankungen der Ausgangssignale S1 und S2 der Detektorwicklungen möglich, alle Informationen nicht nur über die Strömungsgeschwindigkeit, sonaern auch über das Vorhandensein oder Fehlen von Dampfblasen in Fluid über die Strömungsverhältnisse und über eine Selbstdiagnose des Detektors zu erhalten.
  • Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzug te Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens nähe beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in einem Diagramm das Grundprinzip eines bekannten Wirbelstromströmungssensors, Fig. 2 in einem Diagramm eine Kreuz-Korrelationsfunktion als Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 in einem Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 4 ein Blockschaltbild für den Fall, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei ein Überwachungsvorrichtung für einen flüs sig-metallgekühlten Atomkernreaktor an gewandt wird.
  • Fig. 3 zeigt ein besonders bevorzugtes Beispiel des Aufbaus einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen 'zr fahrens. Das Ausgangssignal eines Detektors D21, in den Die Erreger- und die Detektorwicklungen aufgenommen sind, die in der in Fig. 1 dargesteilten Weise angeordnet sind, wird allgemein über einen Vorverstärker PA22 verstärkt. Der Unterschied zwischen den Signalen S1 und S2 der Detektorwicklungen wird nach einer Verstärkung durch einen Hauptverstärker MA23 erhalten und in Form eines Strömungsgeschwindigkeitssignals eF gebildet. Dieser Aufbau ist der gleiche wie bei bekannten entsprechenden Vorrichtungen. Der Bauteil 24 bezieht sich auf die erfindungsgemäße Ausbildung und ist mit Vorverarbeitungsverstärkern FPA25 für das Schwankungssignal, einem Korrelator CORR 26, einer Rechenschaltung CALC und einer Diagnoseschaltung DIAG 28 versehen. Die Ausgangssignale S1 und S2 vom Vorverstärker 22 werden zu den Vorverarbeitungsverstärklern 25 abgezweigt, um das Schwankungssignal des notwendigen Frequenzbandes auszuwählen und das schwache Schwankungssignal auf eine ausreichend hohe Amplitude zu verstärken. Anschließcnd wird die Kreuz-Korrelationsfunktion R1 ,2 von ,# der beiden Signale durch den Korrelator 26 erhalten und werden die Verzögerungszeit #o des Spitzenpunktes und die Änderung in der Höhe des Spitzenpunktes aus der Funktion R1,2 von # durch die Rechenschaltung 27 berechnet. Die Strömungsgeschwindigkeit eO wird gleichfalls aus # O berechnet. In der Diagnoseschaltung 28 werden die folgenden Diagnosen(i)und£ii)unter Venvendung des Strömungsgeschwindigkeitswertes eO und der Höhe des Spitzenpunktes von der Rechenschaltung 27 und des Strömungsgeschwindigkeitssignals eF auf der Grundlage eines herkömmlichen Arbeitsverfahrens durchgeführt, woraufhin das Ausgangssignal ex für die externen Vorrichtungen, beispielsweise einen Rechner und verschiedene Anzeigeeinrichtungen erzeugt wird: (i) eF/eO = k wird bestimmt, und der Vlirbelstromströmungssensor wird unter Verwendung dieses Wertes als Eichungskoeffizient selbst-geeicht. Wenn der crt k merklih größer als der Anfangswert wird, und die Änderung als die erwartete Drift oder Änderung in der Charaktonfetik mit der Zeit des Detektors ist, wird der folgende Prozeß (ii) durchgeführt. Wenn die Ändern nicht au Dampfblasen resultiert, wird der Detektor als nicht normal arbeitend diagnostiziert.
  • (ii) Das Vorhandensein oder Fehlen von Dampfblasen oder das Dampfblasenverhältnis wird aus der Bewegung des Spitzonpunktes (Punkt A in Fig. 2) der Korrelationsfunktion gemessen. Erforderlichenfalls wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Dampfblasen gemessen.
  • Gleichfalls werden Änderungen in den Strömungsverhältnissen unterschieden.
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Reaktorkernüberwachung eines flüssig-metallgekühlten Atomkernreaktors angewandt wird Der Kern 32 eines Reaktorbehälters 31 hat eine hohe Energiedichte, wobei die Temperatur des flüssigen Natriums 33 als Kühlmittel so hoch ist, daß aus Gründen der Sicherheit die Brennstoffelemente einzeln überwacht werden müssen. Instrumente 34, beispielsweise Thermometer und Strömungssensoren sind im allgemeinen zu diesem Zweck über dem Kern angeordnet.
  • Wenn lfirbelstromströmungssensoren als derartige Reaktorkerninstrumente verwandt werden, liegen die Signale von den Detektoren an jedem Vorverstärker PA 36 über Zuleitungen 35 und werden Strömungsgeschwindigkeitssignale eF von den Hauptverstärkern fr1Ä 37 erzeugt. Im allgemeinen werden diese Ausgangssignale eF der Reihe nach über einen Multiplexer ìlPX 38 abgetastet und über einer Leitung 44 auf einen Rechner COM 39 übertragen. Insofern ist der Aufbau der gleiche wie bei bekannten entsprechenden Vorrichtungen.
  • Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, liegen die Ausgangssignale der Vorverstärker, d.h. die Detektor wicklungssignale S1, S2 direkt am Multiplexer 38,und werden diese Signale zusammen mit dem Strömungsgeschwindigkeits- -signal eF über Leitungen 41,42 jeweils an ein Kernüberwachungssystem X40 übertragen, so daß die Arbeit des Multiplexers 38 insgesamt durch den Rechner 39 gesteuert wird.
  • Das Kernüberwachungssystem 40 entspricht dem in Fig. 3 dargestellten System 24. In Fig. 4 beträgt die Anzahl der Detektoren 34 etwa einige Dutzend bis einige Hundert, wobei die Anzahl der Detektoren der Anzahl der Brennelemente entspricht. Dementsprechend ist eine gleiche Anzahl von Vorverstärkern 36 und Hauptverstärkern 37 vorgesehen. Da jedoch der Multiplexer 38 der Reihe nach eine große Anzahl von Signalen abtasten kann, kann der Ausgang des Multiplexers aus wenigstens einem Kanal und höchstens einigen Kanälen für jede Leitung 41,42 und 44 bestehen. Die Anzahl der Kernüberwachungssysteme 40 kann gemäß der Erfindung wenigstens gleich Eins sein, wobei maximal einige Systemgruppen vorgesehen sein können, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen und eine Redundanz zu verwirklichen.
  • Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, liefert das erfindungsgemäße Kernüberwachungssystem eine große Menge an Informationen, die für die Reaktorsicherheit,den Reaktorbetrieb und die Reaktorüberwachung vorteilhaft sind.. Im allgemeinen sind jedoch die Datenverarbeitungsvorgänge sehr zeitraubend, so daß vorzugsweise für die praktische Anwendung die folgenden Verfahren angewandt werden: (a) Während des normalen Betriebes: Die Strömungsgeschwindigkeitssignale eF von den einigen Dutzend oder einigen Hundert Hauptverstärkern 37 werde der Reihe nach durch den Multiplexer 38 abgetastet llr in den Rechner 39 eingegeben, liegen jedoch nicht am Kernüberwachungssystem 40. Dieses Verfahren ist das gleiche wie bei einem herkömmlichen System.
  • (b) Periodische Überprüfungs und Eichung des Vokbors : Diese Arbeitsvorgänge flüssen innerhalb c's- Zeitintervalls von beispielsweise einer Woche bis einigen Monaten durchgeführt werden. Da diese Vorgarn ge nicht mit der Reaktorsicherheit in Verbindung ste hen, sollte eine längere Meßzeit von beispielsweise einigen Minuten für jede Teilanordnung gewählt werden, um eine ausreichend hohe Meßgenauigkeit sicherzustellen. Die Signale von den Detektoren, die sich am Auslaß jeder Teilanordnung des Kernes befinden, werden der Reihe nach durch den Multiplexer 38 auf der Basis des Befehls 43 vom Rechner 39 abgetastet, so daß die Ausgangssignale S1, S2 der Vorverstärker 36 und das Ausgangssignal eF der Hauptverstärker 37 auf das Kernüberwachungssystem 40 übertragen werden und die Eichung und die Fehlerdiagnose für den entsprechenden Detektor für jede Teilanordnung durchgeführt werden. Die Ergebnisse liegen am Rechner 39, die Kennwerte des Kerns zu berechnen oder für eine Bedienungsperson anzuzeigen.
  • (c) Überwachung des Kerns bezüglich nicht normaler -Vcrhältnisie: Wie es unter (a), d.h. für den normalen Betrieb, be schrieben wurde, werden die Strömungssensorausgangs signale eF der Reihe nach für jede Teilanordnung ab getastet, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels anzuzeigen, das durch jede Teilanor nung strömt.
  • Getrennt werden die Detektorwicklungssignale S1, S2 jedes Strömungssensors und das Strömungsgeschwindig keitssignal eF auf das KernübenJachungssystem 40 in der iteihenfolge jeder Teilanordnung übertragen. .-;1S dem Vorhältnis eF/eO und der Bewegungsrichtung Ei Höhe des Spitzenpunktes der Funktion R1,2 von # kann beispielsweise das Vorhandensein oder Fehlen eines DetektorfehlersXeine nicht normale Strömungsgeschwindigkeit oder ein nicht normaler Durchsatz des Kühlungsmittels für jede Teilanordnung bestimmt werden, und kann eine frühe Ermittlung eines Brennstabfehlers über eine Dampfblasenmessung erfolgen, wobei die entsprechenden Ausgangssignale am Rechner liegen. Da das erfindungsgemäße Kernüberwachungssystem eine relativ lange Verarbeitungszeit hat, ist es auch möglich, die Detektorausgangssignale S1, S2 einer entsprechenden Teilanordnung dem Kernüberwachungssystem 40 über den Multiplexer 38 auf der Basis der Befehle 43,45 zum Rechner 39 einzugeben und diese Ausgangssignale durch das Kernüberwachungssystem zu analysieren, und zwar nur dann, wenn nicht normale Verhältnisse im Ausgangssignal eF des Strömungssensors beobachtet werden, statt die Daten jedesmal dem Überwachungssystem einzugeben.
  • Da sowohl der Sicherheitsbetrieb als auch die Überwachung des Kernes durch das erfindungsgemäße Kernüberwachungssystem in der oben beschriebenen Weise durchgeführt werden können, kann eine Früherkennung der Abweichung von normalen Verhältnissen erfolgen und die Zuverlässigkeit der Erkennung derartiger Abweichungen von normalen Verhältnissen merklich erhöht werden.
  • Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, werden erfindungsgemäß die Lage, die Polarität und die Höhe des Spitzenpunktes der Kreuz-Korrelationsfunktion der Schwankungen jedes Detektorwicklungsausgangssignals aufgenommen. Es ist daher möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des flüssige Metalles in Verbindung mit der Wahrnebmung von Dampi'b%.t2' t' im flüssigen Metall zu messen. Die Messung und die Wahrnehmung der Dampfblasen können gleichzeitig erfolgen. Die Strömungsverhältnisse, beispielsweise eine derung der Strömungsgeschwindigkeit, eine Änderung der Arömungsschwankung, die Dampfblasenmischung usw. können daher besser überprüft und getrennt von Störungen, beispielsweise einem Rauschen, gemessen werden, das nicht von den Dampfblasen stammt Im Vergleich mit dem herkömnlichen Verfahren, das einfach den quadratischen Mittelwert des SchwaS.ungssignals ermittelt, kann daher die Empfindlichkeit der Wahrnehmung der Dampfblasen stark erhöht werden. Wenn das Dampfblasenverhältnis groß ist und mehr als einige Prozent beträgt, kann auch die Dampfblasengeschwindigkeit gemessen werden. Weiterhin kann eine Fehlerunterscheidung des Detektors dadurch erfolgen, daß die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Strömungsgeschwindigkeit und das nach dem herkömmlichen Verfahren erhaltene Strömungssensorausgangssignal verglichen werden. Aufgrund dieser Tatsachen kann das erfindungsgemäße Verfahren wirksam zum Überwachen der Strömungsgeschwindigkeit einer Teilanordnung, z.B. eines Brennelementes eines flüssig-metallgeXühlten Atomkernreaktors verwandt werden, um Abweichungen von den normalen Verhältnissen wahrzunehmen und die Gründe für diese Abweichungen zu unterscheiden.
  • L e e r s e i t e

Claims (5)

  1. Verfahren zum Überwachen der Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalls P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Verfahren zum Überwachen der Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalls, bei dem in Strömungsrichtung des flüssigen Metalls ein Detektor angeordnet wird, der aus eino Erregerwicklung, die mit cinem Wechselstrom versorgt wird, und wenigstens zwei Detektorwicklungen bestcht, die auf beiden Seiten der Erregerwicklung angeordnet sind, und bei der ein Spitzenpunkt der Kreuz-Korrclationsfunktion der Schwankungssignale in den Detektorwicklungen ufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung des Spitzenpunktes der Kreuz-Korrelationsfunktion ermittelt wird, um dadurch eine Änderung der Strömungsverhältnisse des flüssigen alls zu @ stimmen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Strömungsverhältnisse eine Änderung in der Strömungsgeschwindigkeit und/oder im Dampfblasenanteil des flüssigen Metalls ist.
  3. 3. Verfahren zum Überwachen der Strömungsverhältnisse eines flüssigen Metalls, bei dem in Strömungsrichtung des flüssigen Metalls ein Detektor angeordnet wird, der aus einer Erregerwicklung, die mit einem Wechselstrom versorgt wird, und wenigstens zwei Detektorwicklungen be steht, die auf beiden Seiten der Errogorwicklung angoerdnet sind, und bei dem der Spitzenpunkt der Kreuz-Korrelationsfunktion der Schwankungssignale in den Detektorwicklungen aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität des Spitzenpunktes der Kreuz-Korrelationsfunktion ermittelt wird, um dadurch das Vorliegen oder Fehlen von Dumpfblasen zu bestimmen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Spitzenpunktes positiver Polarität ermitteln wird, um dadurch den Dampfblasenanteil zu bestimmen.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit bis zur Lieferung des Spitzenpundftes positiver Polarität ermittelt wird, und daß die Dampeblasen-- strömungsgeschwindigkeit im flüssigen Metall aus dieser Verzögerungszeit und dem Abstand L zwischen den Detektor wicklungen bestimmt wird.
DE19813117319 1980-05-02 1981-04-30 "verfahren zum ueberwachen der stroemungsverhaeltnisse eines fluessigen metalls" Granted DE3117319A1 (de)

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DE3117319A1 true DE3117319A1 (de) 1982-06-24
DE3117319C2 DE3117319C2 (de) 1987-10-15

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