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Beschreibung
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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.
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Es sind beispielsweise Wirbelztrom-Strömungssonsoren als Einrichtungen
zum elektromagnetischen Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines elektrisch leitenden
Fluides bekannt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(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.
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Gleichfalls werden Änderungen in den Strömungsverhältnissen unterschieden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(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.
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(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.
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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.
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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.
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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.
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L e e r s e i t e