DE3117319C2

DE3117319C2 -

Info

Publication number: DE3117319C2
Application number: DE3117319A
Authority: DE
Inventors: Koichiro Nakamoto; Kiyokazu Ishii; Nobumi Mito Ibaraki Jp Ohyama
Original assignee: DORYOKURO KAKUNENRYO KAIHATSU JIGYODAN TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1987-10-15
Also published as: DE3117319A1; FR2481798A1; JPS56155812A; US4380924A; FR2481798B1; JPH033164B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind beispielsweise Wirbelstrom-Strömungssensoren als Ein richtungen zum elektromagnetischen Messen der Strömungsge schwindigkeit eines elektrisch leitenden Fluides bekannt.

Wie es in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist, verwendet ein derartiger Strömungssensor einen Detektor 7, der aus einer Erregerwicklung 6 und zwei Detektorwicklungen 4 und 5 besteht, die auf beiden Seiten der Erregerwicklung 6 ange ordnet ist, d. h. einen 3-Wicklungsdetektor, der in Strömungs richtung eines leitenden Fluides angeordnet ist. Es ist auch ein sogenannter 5-Wicklungsdetektor bekannt, bei dem Erreger wicklungen zusätzlich an der Außenseite der Detektorwicklungen angeordnet sind. In jedem Fall wird ein derartiges magnetisches Wechselfeld durch die Erregerwicklung 6 erzeugt, daß der mag netische Fluß Φ 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 Φ jedoch auf der stromabwärts lie genden Seite verformt (Kurve 2). Dementsprechend nimmt die in der Detektorwicklung 4 auf der stromaufwärts liegenden Seite induzierte Spannung S ₁ mit einer Zunahme der Strömungsge schwindigkeit ab und mit einer Abnahme der Strömungsgeschwin digkeit zu, wohingegen die in der Detektorwicklung 5 auf der stromabwärts liegenden Seite induzierte Spannung S ₂ das umge kehrte Verhalten wie die Spannung S ₁ zeigt. Der Unterschied zwischen den Spannungen S ₂ und S ₃ liefert ein Signal in Ab hängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit, d. h. ein Strö mungsgeschwindigkeitssignal e _F. Das ist das Meßprinzip bei ei nem herkömmlichen Strömungssensor.

In den Ausgangssignalen S ₁ und S ₂ der Detektorwicklungen 4 und 5 treten jedoch jeweils Schwankungen auf, die bezüglich des zeitlich gemittelten Signals pulsieren. Durch eine Bestimmung der Kreuz-Korrelationsfunktion R _{1, 2} (τ) der Schwankungen in den Signalen S ₁ und S ₂ hat es sich herausgestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit dadurch erhalten werden kann, daß der effektive Abstand L zwischen beiden Detektorwicklungen durch eine Verzögerungszeit τ ₀ am Spitzenpunkt der Funktion R _{1, 2} (τ) dividiert wird, und zwar auf dem Grundgedanken, daß die Verzögerungszeit τ ₀ umgekehrt proportional zur Strömungs geschwindigkeit ist. Das hat zu einem Strömungssensor geführt, wie er in der japanischen Offenlegungsschrift 1 28 363/1978 be schrieben wird. Bei diesem Verfahren kann die Strömungsge schwindigkeit unabhängig von der Amplitude des Signals selbst erhalten werden, so daß dieses Verfahren zur Selbsteichung des Strömungssensors angewandt werden kann. Da nur die Strömungs geschwindigkeit berücksichtigt wird, steht jedoch kein Verfah ren zur Verfügung, das es möglich macht, umfassend die Strö mungsverhältnisse einschließlich der Dampfblasenverhältnisse zu ermitteln.

Es ist ein herkömmliches Verfahren zum Ermitteln des Dampf blasengehaltes bekannt, bei dem der Dampfblasengehalt unter Verwendung der Höhe des quadratischen Mittelwertes der Schwan kung des Strömungsgeschwindigkeitssignals ermittelt wird. Die ses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine Störung, die in keiner Beziehung zum Dampfblasengehalt steht, nicht besei tigt 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 Strö mungsgeschwindigkeit mit der Ermittlung des Dampfblasengehal tes festzustellen, um die Strömungsgeschwindigkeit in einer Brennstoffbauuntergruppe zu überwachen und dadurch eine Kern anomalie festzustellen oder den Grund für eine derartige Anomalie zu diagnostizieren, wobei darüber hinaus dieses Ver fahren eine Selbstdiagnose des Detektors ermöglichen soll.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszuge stalten, daß damit Dampfblasen im flüssigen Metall festgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Merkmal des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aus "Chem.-Ing.-Techn." 49 (1977) Nr. 9, S. 695 bis 707, ist es zwar bekannt, die Strömungsgeschwindigkeit von Mehrphasenströmungen aus dem Spitzen wert der Kreuzkorrelationsfunktion zu ermitteln. Jedoch wird dabei die Strömungsgeschwindigkeit nur einer der Phasen ermittelt.

Besonders bevorzugte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

Es sei im folgenden angenommen, daß aufgrund des Vorliegens von Dampfblasen in einem elektrisch leitenden Fluid die Leit fähigkeit des Fluids erheblich abnimmt, und somit beispiels weise ein durch das Fluid fließender Wirbelstrom abnimmt, so daß der magnetische Fluß Φ in den Detektorwicklungen 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 S ₁ und S ₂ zu.

Es wurde insbesondere die Tatsache berücksichtigt, daß die Zu- oder Abnahme der Spannungen S ₁ und S ₂ als Folge der Strömungsgeschwindigkeit umgekehrt oder mit entgegenge setzter Polarität zueinander erfolgt, während die Zu- oder Ab nahme der Spannungen S ₁ oder S ₂ 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, daß die Kreuz-Korrelationsfunktion R _{1, 2} (τ) der Schwankungen der Spannungen S ₁ und S ₂ bestimmt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf diesem Grundgedanken.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Kreuz-Korrelationsfunktion R _{1, 2} (τ) der Schwankungen der Ausgangsspannungen S₁ und S ₂ der Detektorwicklungen und die Verzögerungszeit zwischen S ₁ und S ₂. Was dabei die Strömungsgeschwindigkeit ohne Dampfbla sen anbetrifft, so bewegt sich eine örtliche Störung in der Geschwindigkeit in einer turbulenten Strömung stromabwärts zusammen mit dem Fluid und tritt eine Änderung in entgegenge setzter Polarität zwischen den Ausgangsspannungen S ₁ und S ₂ auf, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Die Funktion R _{1, 2} (τ) zeigt somit eine negative Korrelation und folgt ei ner Kurve, wie beispielsweise der Kurve 11 in Fig. 2. Die Verzögerungszeit τ ₀ am Punkt A, an dem der Absolutwert der Funktion R _{1, 2} (τ) ein Maximum hat, ist umgekehrt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit, so daß die Strömungsgeschwindig keit dadurch erhalten werden kann, daß die effektive Länge L zwischen den Detektorwicklungen durch τ ₀ dividiert wird. Das ist das Grundarbeitsprinzip des oben beschriebenen Wirbel stromströmungssensors, der bereits vorgeschlagen wurde. Es können zusätzlich die folgenden Informationen er halten werden:

(1) Wenn Dampfblasen vorhanden sind:
Wenn sich Dampfblasen zusammen mit dem Fluidstrom be wegen, treten Schwankungen in den Ausgangsspannungen S ₁ und S ₂ der Detektorwicklungen auf. Wie es im Vorher gehenden beschrieben wurde, hat es sich herausgestellt, daß die Dampfblasen eine Änderung der gleichen Polarität in beiden Ausgangsspannungen S ₁ und S ₂ bewirken, so daß die Kreuz-Korrelationsfunktion R _{1, 2} (τ) einen positiven Wert hat, wie es durch die Kurve 12 in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn keine Dampfblasen vorhanden sind, hat die Kreuz-Korrelationsfunktion einen negativen Wert, wie es durch die Kurve 11 in Fig. 2 dargestellt ist. Das Vorhan densein oder Fehlern von Dampfblasen kann daher dadurch bestimmt werden, daß die Polarität des Spitzenwertes der Funktion R _{1, 2} (τ) ermittelt wird. Bei diesem Verfahren werden nicht korrelierte Informationen auf ein Minimum herabgesetzt und können diese nicht korrelierten Infor mationen von einem Schwankungssignal aufgrund von Strömungsschwankungen mittels der Tatsache unterschie den werden, daß die Polarität von R _{1, 2} (τ) entgegenge setzt ist. Dieses Verfahren kann daher die Empfindlich keit der Ermittlung des Dampfblasengehaltes im Ver gleich mit dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfah ren verbessern, das den quadratischen Mittelwert der Schwankung der Strömungsgeschwindigkeitssignale verwen det.
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 näm lich in die positive Richtung, d. h. in die Richtung C , aufgrund der Dampfblasenmischung, wobei die Höhe des Punktes A vom Dampfblasenanteil abhängt. Dementsprechend kann der Dampfblasenanteil über die Höhe des Spitzen punktes positiver Polarität erfaßt werden. Wenn der Dampfblasenanteil größer wird, wird der Spitzenwert (P′C = |R _{1, 2}(τ′₀)|) der Funktion R _{1, 2} (t) in ausrei chendem Maße größer als ein Wert (PA = |R _{1, 2}(τ ₀)|) bei fehlenden Dampfblasen. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Dampfblasen kann daher dadurch erhalten werden, daß die effektive Strecke L durch eine Verzögerungszeit τ′₀ dividiert wird, die den Spitzenpunkt C positiver Polarität der Kurve 12 liefert. Durch einen Vergleich dieser Dampfblasengeschwindigkeit mit der Strömungsge schwindigkeit kann ein Verschiebungsverhältnis bestimmt werden.
(2) Ermittlung der Strömungsverhältnisse:
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit einfach zunimmt, neh men die Schwankungen aufgrund einer turbulenten Strö mung gleichfalls zu, wohingegen die Verzögerungszeit kleiner wird, so daß sich der Punkt A zum Punkt B′ ver schiebt. Wenn im Gegensatz dazu die Strömungsgeschwin digkeit 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 Strömungs geschwindigkeit 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 be schrieben wurde. Die Strömungsverhältnisse können somit dadurch bestimmt werden, daß untersucht wird, in welche Richtung und in welchem Ausmaß sich der Spitzenpunkt A der Kreuz-Korrelationsfunktion bewegt.
(3) Selbstdiagnose der Detektorfehler:
Abnorme Verhältnisse der elektronischen Schaltung oder der Wicklungen können dadurch unterschieden werden, daß das Strömungsgeschwindigkeitssignal e _F bei der üblichen Arbeit des Detektors mit einer Strömungsgeschwindigkeit e₀, verglichen beispielsweise durch die Strömungsge schwindigkeit e₀, dividiert wird, die aus der Verzöge rungszeit τ ₀ erhalten wird, bei der der Spitzenpunkt A der Kreuz-Korrelationsfunktion von S ₁ und S ₂ auftritt. Obwohl mit anderen Worten die Änderung im Erregerstrom oder in der Impedanz der Detektorwicklungen zu Änderun gen im Ausgangssignal e _F des Strömungssensors führt, wird dadurch keine Änderung der Spitzenposition τ ₀ der Funktion R _{1, 2} (τ) hervorgerufen. Aus diesem Grunde ist es möglich, zwischen einem Fehler oder abnormen Ver hältnissen des Detektors und der Änderung in der Strömungs geschwindigkeit selbst dadurch zu unterscheiden, daß bestimmt wird, ob das Verhältnis zwischen e _F und e₀ gleich einem vorbestimmten Wert ist oder nicht.

Wie es oben beschrieben wurde, ist es möglich, aus den Änderungen in der Position (Verzögerungszeit τ ₀) und der Höhe (Intensität der Korrelation PA) des Spitzenpunktes A der Kreuzkorrela tionsfunktion R _{1, 2} von τ der Schwankungen der Ausgangssignale S ₁ und S ₂ der Detektorwicklungen, alle Informationen nicht nur über die Strömungsgeschwindigkeit, sondern auch über das Vorhandensein oder Fehlen von Dampfblasen im Fluid über die Strömungsverhältnisse und über eine Selbstdiagnose des Detektors zu erhalten.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevorzug te Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einem Diagramm das Grundprinzip eines bekannten Wirbelstromströmungs sensors,

Fig. 2 in einem Diagramm eine Kreuz-Korrela tionsfunktion wie sie beim erfin dungsgemäßen Verfahren benutzt wird,

Fig. 3 in einem Blockschaltbild eine Vorrich tung zur Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild für den Fall, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei einer 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 Ver fahrens. Das Ausgangssignal eines Detektors D 21, in dem die Erreger- und die Detektorwicklungen aufgenommen sind, die in der in Fig. 1 dargestellten Weise angeordnet sind, wird all gemein über einen Vorverstärker PA 22 verstärkt. Der Unter schied zwischen den Signalen S ₁ und S ₂ der Detektorwicklungen wird nach einer Verstärkung durch einen Hauptverstärker MA 23 erhalten und in Form eines Strömungsgeschwindigkeitssignals e _F gebildet. Dieser Aufbau ist der gleiche wie bei bekannten entsprechenden Vorrichtungen. Das Bauteil 24 arbeitet nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und ist mit Vorverarbeitungs verstärkern FPA 25 für das Schwankungssignal, einem Korrelator CORR 26, einer Rechenschaltung CALC und einer Diagnoseschal tung DIAG 28 versehen. Die Ausgangssignale S ₁ und S ₂ vom Vor verstärker 22 werden zu den Vorverarbeitungsverstärkern 25 abgezweigt, um das Schwankungssignal des notwendigen Frequenz bandes auszuwählen und das schwache Schwankungssignal auf eine ausreichend hohe Amplitude zu vertärken. Anschließend wird die Kreuz-Korrelationsfunktion R _{1, 2} von τ der beiden Signale durch den Korrelator 26 erhalten und werden die Verzögerungszeit τ ₀ des Spitzenpunktes und die Änderung in der Höhe des Spit zenpunktes aus der Funktion R _{1, 2} von τ durch die Rechenschal tung 27 berechnet. Die Strömungsgeschwindigkeit e₀ wird gleich falls aus τ ₀ berechnet. In der Diagnoseschaltung 28 werden die folgenden Diagnosen (i) und (ii) unter Verwendung des Strö mungsgeschwindigkeitswertes e₀ und der Höhe des Spitzenpunk tes von der Rechenschaltung 27 und des Strömungsgeschwindig keitssignals e _F auf der Grundlage eines herkömmlichen Arbeits verfahrens durchgeführt, woraufhin das Ausgangssignal e _xfür die externen Vorrichtungen, beispielsweise einen Rechner und verschiedene Anzeigeeinrichtungen erzeugt wird:

(i) e _F/e ₀ = k wird bestimmt, und der Wirbelströmungs sensor wird unter Verwendung dieses Wertes als Eichungs koeffizient selbst-geeicht. Wenn der Wert k merklich größer als der Anfangswert wird, und die Änderung größer als die erwartete Drift oder Änderung in der Charakteris tik mit der Zeit des Detektors ist, wird der folgende Prozeß (ii) durchgeführt. Wenn die Änderung nicht aus den 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 Spitzenpunktes (Punkt A in Fig. 2) der Korrelations funktion gemessen. Erforderlichenfalls wird die Be wegungsgeschwindigkeit der Dampfblasen gemessen. Gleichfalls werden Änderungen in den Strömungsverhält nissen 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 Energie dichte, wobei die Temperatur des flüssigen Natriums 33 als Kühlmittel so hoch ist, daß aus Gründen der Sicherheit die Brennstoffelemente einzeln überwacht werden müssen. Instru mente 34, beispielsweise Thermometer und Strömungssensoren sind im allgemeinen zu diesem Zweck über dem Kern angeordnet. Wenn Wirbelstromströmungssensoren als derartige Reaktorkern instrumente verwandt werden, liegen die Signale von den De tektoren an jedem Vorverstärker PA 36 über Zuleitungen 35 und werden Strömungsgeschwindigkeitssignale e _F von den Haupt verstärkern MA 37 erzeugt. Im allgemeinen werden diese Aus gangssignale e _F der Reihe nach über einen Multiplexer MPX 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 S ₁, S ₂ direkt am Multiplexer 38, und werden diese Signale zusammen mit dem Strömungsgeschwindigkeits signal e _F über Leitungen 41, 42 jeweils an ein Kernüberwa chungssystem X 40 übertragen, so daß die Arbeit des Multi plexers 38 insgesamt durch den Rechner 39 gesteuert wird. Das Kernüberwachungssystem 40 entspricht dem in Fig. 3 dar gestellten System 24. In Fig. 4 beträgt die Anzahl der De tektoren 34 etwa einige Dutzend bis einige Hundert, wobei die Anzahl der Detektoren der Anzahl der Brennelemente ent spricht. Dementsprechend ist eine gleiche Anzahl von Vor verstärkern 36 und Hauptverstärkern 37 vorgesehen. Da jedoch der Multiplexer 38 der Reihe nach eine große Anzahl von Sig nalen 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 Kernüberwa chungssysteme 40 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel 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 Kernüberwachungssystem eine große Menge an Informationen, die für die Reaktorsicherheit, den Reaktorbe trieb und die Reaktorüberwachung vorteilhaft sind. Im allge meinen sind jedoch die Datenverarbeitungsvorgänge sehr zeit raubend, 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 werden der Reihe nach durch den Multiplexer 38 abgetastet und in den Rechner 39 eingegeben, liegen jedoch nicht am Kernüberwachungssystem 40. Dieses Verfahren ist das gleiche wie bei einem herkömmlichen System.
(b) Periodische Überprüfung und Eichung des Detektors:
Diese Arbeitsvorgänge müssen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls von beispielsweise einer Woche bis einigen Monaten durchgeführt werden. Da diese Vorgän ge nicht mit der Reaktorsicherheit in Verbindung ste hen, sollte eine längere Meßzeit von beispielsweise einigen Minuten für jede Teilanordnung gewählt wer den, um eine ausreichend hohe Meßgenauigkeit sicher zustellen. 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 S ₁, S ₂ der Vorverstärker 36 und das Ausgangssignal e _F der Hauptverstärker 37 auf das Kernüberwachungssystem 40 übertragen werden und die Eichung und die Fehlerdiagnose für den ent sprechenden Detektor für jede Teilanordnung durchge führt werden. Die Ergebnisse liegen am Rechner 39, um die Kennwerte des Kerns zu berechnen oder für eine Bedienungsperson anzuzeigen.
(c) Überwachung des Kerns bezüglich nicht normaler Verhältnisse:
Wie es unter (a), d. h. für den normalen Betrieb, be schrieben wurde, werden die Strömungssensorausgangs signale e _F der Reihe nach für jede Teilanordnung ab getastet, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels anzuzeigen, das durch jede Teilanord nung strömt.
Getrennt werden die Detektorwicklungssignale S ₁, S ₂ jedes Strömungssensors und das Strömungsgeschwindig keitssignal e _F auf das Kernüberwachungssystem 40 in der Reihenfolge jeder Teilanordnung übertragen. Aus dem Verhältnis e _F/e ₀ und der Bewegungsrichtung sowie Höhe des Spitzenpunktes der Funktion R _{1, 2} von τ kann beispielsweise das Vorhandensein oder Fehlen eines Detektorfehlers, eine nicht normale Strömungsge schwindigkeit 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 ent sprechenden Ausgangssignale am Rechner liegen. Da das Kernüberwachungssystem eine relativ lange Verarbeitungszeit hat, ist es auch möglich, die Detektorausgangssignale S ₁, S ₂ 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 Ausgangs signal e _F des Strömungssensors beobachtet werden, statt die Daten jedesmal dem Überwachungssystem einzugeben.

Da sowohl der Sicherheitsbetrieb als auch die Überwachung des Kernes durch das Kernüberwachungs system in der oben beschriebenen Weise durchgeführt werden können, kann eine Früherkennung der Abweichung von normalen Verhältnissen erfolgen und die Zuverlässigkeit der Erken nung derartiger Abweichungen von normalen Verhältnissen merklich erhöht werden.

Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, werden erfin dungsgemäß die Lage, die Polarität und die Höhe des Spit zenpunktes der Kreuz-Korrelationsfunktion der Schwankungen jedes Detektorwicklungsausgangssignals aufgenommen. Es ist daher möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalles in Verbindung mit der Wahrnehmung von Dampfblasen im flüssigen Metall zu messen. Die Messung und die Wahr nehmung der Dampfblasen können gleichzeitig erfolgen. Die Strömungsverhältnisse, beispielsweise eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, eine Änderung der Strömungs schwankung, 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 herkömmlichen Verfahren, das einfach den quadratischen Mittelwert des Schwankungssignals 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 Dampfblasen geschwindigkeit gemessen werden. Weiterhin kann eine Fehler unterscheidung des Detektors dadurch erfolgen, daß die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Strömungsgeschwindig keit und das nach dem herkömmlichen Verfahren erhaltene Strö mungssensorausgangssignal verglichen werden. Aufgrund dieser Tatsachen kann das erfindungsgemäße Verfahren wirksam zum Überwachen der Strömungsgeschwindigkeit einer Teilanordnung, z. B. eines Brennelementes eines flüssig-metallgekühlten Atom kernreaktors verwandt werden, um Abweichungen von den normalen Verhältnissen wahrzunehmen und die Gründe für diese Abweichun gen zu unterscheiden.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen der Strömungsgeschwindig keit eines flüssigen Metalls, mit einem in Strömungsrichtung des flüssigen Metalls angeordneten Detektor, der aus einer Erreger wicklung, die mit einem Wechselstrom versorgt wird, und wenigstens zwei Detektorwicklungen besteht, die auf beiden Seiten der Erregerwicklung angeordnet sind, wobei der Spitzenpunkt in der Kreuzkorrelationsfunktion der Schwankungssignale in den Detektorwicklungen aufgenommen wird und daraus die Strömungsgeschwindig keit des flüssigen Metalls ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität des Spitzenpunktes der Kreuz korrelationsfunktion ermittelt wird, um dadurch das Vorliegen oder Fehlen von Dampfblasen zu bestimmen.

2. Verfahren zum Überwachen der Strömungsgeschwindigkeit eines flüssigen Metalls, mit einem in Strömungsrichtung des flüssigen Metalls angeordneten Detektor, der aus einer Erregerwicklung, die mit einem Wechselstrom ver sorgt wird, und wenigstens zwei Detektorwicklungen be steht, die auf beiden Seiten der Erregerwicklung ange ordnet sind, wobei der Spitzenpunkt der Kreuzkorrelations funktion der Schwankungssignale in den Detektorwicklungen aufgenommen wird und daraus die Strömungsgeschwindig keit des flüssigen Metalls ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Spitzenpunktes positiver Polarität ermittelt wird, um dadurch den Dampfblasenanteil zu bestimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit bis zur Lieferung des Spitzenpunktes po sitiver Polarität ermittelt wird, und daß die Dampfblasen strömungsgeschwindigkeit im flüssigen Metall aus dieser Verzögerungszeit und dem Abstand L zwischen den Detektor wicklungen bestimmt wird.