DE3202560C2

DE3202560C2 - Verfahren zur in situ erfolgenden Eichung eines Gerätes zur örtlichen Leistungskontrolle in einem Kernreaktor

Info

Publication number: DE3202560C2
Application number: DE3202560A
Authority: DE
Inventors: Robert D. Bethesda Smith, Md.
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1986-12-04
Also published as: GB2092300B; BE891897A; ES509042A0; US4440716A; DE3202560A1; SE442147B; JPH0373834B2; ES8404549A1; JPS57149992A; IT1154463B; GB2092300A; FR2499253A1; IT8267071A0; FR2499253B1; SE8200340L; IT8267071A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur in situ erfolgenden Eichung eines in einen Kernreaktor eingebauten Gamma-Thermometers. Die Vorrichtung enthält ein langgestrecktes elektrisches Heizelement (24), das zusammen mit einer Reihe von thermoelektrischen Organen (22) innerhalb eines langgestreckten Körpers (12) angeordnet ist, und eine Stromversorgungseinrichtung, die mit dem Heizelement (24) außerhalb des Reaktors verbunden ist, um den langgestreckten Körper (12) an den Meßzonen (16) während einer Eichperiode zu erhitzen zur Erzielung einer Eichveränderung in dem von den thermoelektrischen Organen (22) stammenden Ausgangssignal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in situ erfolgenden Eichung eines Geräts zur örtlichen Leistungskontrolle in einem Kernreaktor, wie es in den Patentansprüchen 1 und 2 jeweils im Oberbegriff im einzelnen angegeben ist. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 29 10 927 bekannt.

Bei dem aus der DE-OS 29 10 927 bekannten Verfahren wird ein langgestreckter Körper aufgeheizt. Zum Erfassen der bei einer solchen Aufheizung an mehreren, jeweils einen Abstand voneinander aufweisenden Meßzonen auftretenden Temperaturen sind mehrere thermoelektrische Elemente vorgesehen. Für die Eichung wird der langgestreckte Körper mit einer Stromquelle verbunden und an den Thermoelementen wird jeweils die auftretende Temperaturdifferenz erfaßt. Als Eichgröße dient dabei die auftretende Erhöhung dcrTeinperaturdifferenz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Verfahren zur in situ erfolgenden Eichung der oben erwähnten Art ein Verfahren anzugeben, das sich durch eine gesteigerte Genauigkeit auszeichnet.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren, wie es im Patentanspruch 1

oder im Patentanspruch 2 gekennzeichnet ist

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip besteht also aus einer zeitlichen Variation des zur Eichung verwendeten Heizstromes. Die Analyse der bei Veränderung des Heizstromes zu beobachtenden Änderungen im Ausgangssignal des zu eichenden Geräts ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung von dessen Empfindlichkeit

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf in der Zeichnung im einzelnen dargestellte Ausführungsbeispiele Bezug genommen; dabei zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt eines Geräts zur örtlichen Leistungskontrolle in einem Kernreaktor, auf das die Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt2-2 von Fig. 1;

Fig.3 einen vergrößerten Querschnitt des Heizkabels von F i g. 2;

F i g. 4 einen Querschnitt einer Ausführungsvariante des Heizkabels;

F i g. 5 ein vereinfachtes elektrisches Schema für das in situ erfolgende Eichverfahren nach der Erfindung;

Fig.6 und 7 graphische Darstellungen der Signale, die während der Eichvorgänge aufgrund des Verfahrens von F i g. 5 erhalten werden;

Fig.8 eine graphische Darstellung der Eichkurve aufgrund der in Fig.6 und 7 graphisch dargestellten Größen;

Fig.9 ein vereinfachtes elektrisches Schema eines anderen Eichverfahrens gemäß der Erfindung; und

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Signale bei dem Verfahren von F i g. 9.

F i g. 1 zeigt ein typisches Gerät, bei dem die Erfindung Anwendung findet und das nachfolgend genauer beschrieben ist. Das Gerät 10 dient zur Kontrolle der örtlichen Leistung und ist im Brennelementbündel eines Druckwasserreaktors untergebracht. Dieses Gerät hat einen wärmeleitenden und langgestreckten Körper 12, der von einer rohrförmigen Hülle 14 umgeben ist. Wärmewiderstandszonen 16 sind im Körper 12 an axial beabstandeten Meßstellen ausgebildet, an denen Temperaturdifferenzsignale durch Thermoelemente 18 erhalten werden, die sich in einer zentralen Bohrung 20 erstrecken. Das Gerät 10 kann vor seiner Inbetriebsetzung in seiner radioaktiven Umgebung geeicht werden entweder durch unmittelbare elektrische Widerstandserhitzung des Körpers 10 oder durch eine Messung der Veränderung der Signale am Ausgang der Differentialthermoelemente 18 als Reaktion auf eine plötzliche Abkühlung einer gleichmäßig erhitzten Anordnung. Eine Nacheichung, die die konstante Empfindlichkeit des Körpers 12 gegenüber Erhitzung gewährleistet, erfolgt an Ort und Stelle oder in situ gemäß der Erfindung, um eine Entnahme des Geräts aus dem Reaktor und eine Handhabung dieses Geräts in seinem hoch radioaktiven Zustand nach dem Betrieb innerhalb des Reaktors zu vermeiden.

Gemäß Fig. 2 bestehen die Thermoelemente 18 aus mehreren thermoelektrischen Elementen 22 mit doppeltem Anschluß, die sich zu den Meßzonen verlängern und die zentrale Bohrung 20 durchlaufen. Diese thermoclcK.il i&uiicii Elemente Sind UiTi ein dcT CiCuüug dicHCn- des als Kabel ausgeführtes Heizelement 24 gruppiert, das innerhalb der Bohrung 20 eine zentrale Lage einnimmt. Das Heizkabel 24 erzeugt eine zusätzliche Erhitzung des Körpers 12 in jeder der Meßzonen während einer Eichperiode und wird von einer äußeren elektrischen Stromquelle gespeist. Das Heizkabel 24 gewährleistet eine gleichmäßige Erhitzung der thermoelektri-

sehen Elemente 22.

Bei einem in F i g. 3 dargestellten Gerät hat das Heizkabel 24 eine äußere Hülle 26 aus nichtrostendem Stahl und ein inneres Element 28 zur Erhitzung d;a-ch elektrischen Widerstand in Form eines Drahts aus Nichrom. Die Stromrückleitung erfolgt über einen Leiter 30 aus Kupfer. Der Draht aus Nichrom und der Leiter aus Kupfer sind in eine Isoliersubstanz 32 eingebettet, die in Form von Aluminiumoxid vorliegt Der Außendurchmesser des Heizelements (Draht aus Nichrcm) beträgt 0,15 mm. Der Kupferdraht hat einen Durchmesser von 0.1 mm, während der Durchmesser der Hülle aus nichtrostendem Stahl beispielsweise 1 mm beträgt Auf diese Weise können Wärmebelastungen bis zu 5 Watt je cm Länge des Kabels erzielt werden.

F i g. 4 zeigt ein weiteres Gerät bei der ein Heizkabel 24' verwendet wird, das lediglich ein einziges Heizelement 28' aus Nichrom enthält das in eine Isoliersubstanz 32' eingebettet ist Die Stromrückleitung erfolgt über die äußere Hülle 26' aus nichtrostendem Stahl. Bei dieser Ausführungsform können die Wärmebelastungen bis zu 10 Watt je cm erreichen.

F i g. 5 ist eine schematische Darstellung der der Eichung dienenden Schaltung zur Erzeugung einer zusätzlichen Erhitzung durch eine äußere Stromquelle 34, die von einem Schalter 36 gesteuert wird. Wie oben erwähnt, wird für gewöhnlich aufgrund der Gamma-Erhitzung von den Thermoelementen 18 ein Ausgangssignal ΔΤ ausgesandt: dies Signal wird von dem Empfindlichkeitsanalysator 46 erfaßt Die zusätzliche Erhitzung während der in situ erfolgenden Eichperiode erfolgt durch Schließen des Schalters 36, was eine Kurve 38 in F i g. 6 graphisch darstellt Man erhält eine entsprechende Erhöhung des Differentialausgangssignals Δ Τ, ζ. Β. von 40°C auf 66°C, was eine Kurve 40 in Fig.6 zeigt Die durch die Kurve 40 dargestellte Signalveränderung gestattet die Angabe der Empfindlichkeit z. B. von 26° C je Watt/g. Umgekehrt kann eine Messung der Empfindlichkeit während der Eichperiode auch durch plötzliches Unterbrechen der Zusatzerhitzung erfolgen, nachdem die erhöhte Gleichgewichtswärmebelastung erreicht wurde. Eine derartige plötzliche Unterbrechung der Zusatzerhitzung aufgrund beispielsweise eines öffnens des Schalters 36 ist in F i g. 7 durch eine Kurve 42 graphisch dargestellt. F i g. 7 zeigt auch eine Kurve 44 für ein entsprechendes Ansprechen im Ausgangssignal ΔΤ des Thermoelements.

In F i g. 8 ist so das bestimmte Signal ΔΤ über der Wärmebelastung aufgetragen. Weil die Kurve 48 ein lineares Verhalten zeigt, ist sie auf einem Teil 50 gestrichelt extrapoliert, um die ermittelte Empfindlichkeit des Geräts währnd der Erhitzung des Reaktors darzustellen. Die Eichung kann während der Null-Leistungsbedingungen des Reaktors erfolgen, in welchem Fall ein Extrapolieren der Kurve 48 nicht erforderlich ist.

F i g. 9 zeigt eine Schaltung für ein anderes Eichverfahren, bei der die äußere Stromquelle für das Heizkabel 24 ein Oszillator 52 ist, der einen sinusförmigen Strom mit veränderlicher Frequenz liefert, wie es Kurve 54 in Fig. 10 zeigt. Dies führt zu einem von der Frequenz abhängenden Ausgangssignai der Tiicnnucicniente 18. Ein Analysator 46' ermittelt aus der frequenzabhängigen Übertragungsfunktion die Empfindlichkeit des in den Reaktor eingebauten Geräts 10.

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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur in situ erfolgenden Eichung eines Geräts zur örtlichen Leistungskontrolle in einem Kernreaktor, wobei das Gerät einen durch Gammastrahlung erhitzbaren langgestreckten Körper aus einem Wärme und Elektrizität leitenden Material sowie thermoelektrische Elemente aufweist, die im Körper untergebracht sind und die Ausgangssignale für die Temperaturen verschiedener Abschnitte des Körpers liefern, wobei der langgestreckte Körper weiterhin durch eine außerhalb des Kernreaktors gelegene Stromquelle während einer Eichperiode elektrisch erhitzt wird und die dadurch bedingten Veränderungen der Ausgangssignale zur Gewinnung von Eichfaktoren analysiert werden, gekennzeichnet durch plötzliche Änderung des elektrischen Heizstroms nach Erreichen eines Temperaturgleichgewichts und Analyse der auf die Änderung des elektrischen Heizstroms folgenden Ausgangssignale.

2. Verfahren zur in situ erfolgenden Eichung eines Geräts zur örtlichen Leistungskontrolle in einem Kernreaktor, wobei das Gerät einen durch Gammastrahlung erhitzbaren langgestreckten Körper aus einem Wärme und Elektrizität leitenden Material sowie thermoelektrische Elemente aufweist, die im Körper untergebracht sind und die Ausgangssignale für die Temperaturen veschiedener Abschnitte des Körpers liefern, wobei der langgestreckte Körper weiterhin durch eine außerhalb des Kernreaktors gelegene Stromquelle während einer Eichperiode elektrisch erhitzt wird und die dadurch bedingten Veränderungen der Ausgangssignale zur Gewinnung von Eichfaktoren analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstrom um einen konstanten Wert sinusförmig mit veränderlicher Frequenz variiert wird und daß aus den Ausgangssignalen die von der Frequenz abhängende Übertragungsfunktion gewonnen wird.