DE3337883C2 - - Google Patents

Description

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

Ein Umschaltventil dieser Art ist aus der Druckschrift "Genfer Berichte" Vol. 7 (1958) Seite 480, Fig. 2, bekannt, wobei auf dem Umfang eines Zylinders zwei Reihen von versetzt zueinander angeordneten Anschlußlöchern vorgesehen sind. Durch schrittweises Drehen eines innerhalb des Zylinders verdrehbaren Armes, der über den Innenumfang des Zylinders streicht, werden die Anschlußlöcher einzeln nacheinander abgegriffen und mit einer Prüfeinrichtung verbunden. Bei der Vielzahl von Kernreaktorbrennstoffelementen ist das einzelne Abgreifen der Anschlußlöcher langwierig und es ergibt sich zwangsläufig ein entsprechender Platzbedarf für diese Vorrichtung.

Aus Fig. 6 auf S. 481 dieser "Genfer Berichte" ist es ferner bekannt, zur Vereinfachung des Aufbaus und zur Verbesserung der Gleitdichtung den Dreharm über eine ebene Fläche gleiten zu lassen, die auf einer Umfangslinie mit Anschlußlöchern versehen ist. Dieser bekannte Aufbau entspricht dem in den beiliegenden Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Aufbau, bei dem das Umschaltventil allgemein mit 1 bezeichnet ist. An die einzelnen Kernreaktorbrennstoffelemente ist jeweils ein Kühlmittelrohr oder Prüfrohr 2 angeschlossen, wobei die in Gruppen zusammmengefaßten Prüfrohre mit Anschlußlöchern verbunden sind, die längs eines Kreises auf einer Platte 3 ausgebildet sind, über die ein Dreharm 6 durch eine von einem Motor 5 angetriebene Welle 4 zum einzelnen Abgreifen der Anschlußlöcher verschwenkt wird. Dabei werden die einzelnen Anschlußlöcher über eine Rohrleitung 7 und eine elektromagnetische Pumpe 8 mit einer Prüfeinrichtung 9 verbunden, die verzögerte Neutronen und damit ein schadhaftes Kernreaktorbrennstoffelement feststellt.

Um die Anschlußlöcher kompakter anordnen zu können und damit einen insgesamt kompakteren Aufbau zu erzielen, ist es aus der DE-OS 27 54 131 bekannt, den Dreharm in radialer Richtung verschiebbar auszubilden, so daß die Anschlußlöcher auf mehreren Umfangslinien angeordnet werden können, oder den Dreharm längs einer Schraubenlinie über den Innenumfang eines Zylinders zu verschieben, auf dessen Umfang die Anschlußlöcher in einer entsprechenden Schraubenlinie angeordnet sind. Hierdurch kann zwar an einem Umschaltventil eine größere Anzahl von Anschlußlöchern vorgesehen werden, jedoch erfolgt das Abgreifen der Anschlußlöcher nach wie vor einzeln, so daß sich eine entsprechend große Anzahl von Meßpositionen ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umschaltventil der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Anzahl der Meßpositionen vermindert werden kann, ohne daß auf eine genaue Zuordnung eines Fehlers verzichtet werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Eine Verminderung der Anzahl der Meßpositionen ergibt sich dadurch, daß in jeder Drehstellung mehrere Anschlußlöcher gleichzeitig abgegriffen werden, wobei durch die besondere Anordnung der Prüflöcher am Innenzylinder auf eine genaue Zuordnung eines festgestellten Fehlers nicht verzichtet werden muß. Dabei kann die Anordnung der Anschlußlöcher noch kompakter ausgebildet werden als im Stand der Technik, so daß zusätzlich eine Verringerung der Baugröße erzielt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein bekanntes Umschaltventil;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Ventil;

Fig. 3 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Doppelzylinder-Umschaltven­ tils;

Fig. 4A eine abgewickelte Ansicht eines Beispiels eines ortsfesten äußeren Zy­ linders des Doppelzylinder-Umschalt­ ventils;

Fig. 4B eine abgewickelte Ansicht eines Beispiels eines beweglichen inneren Zylinders, der kombiniert mit dem in Fig. 4A dargestellten ortsfesten äuße­ ren Zylinder verwandt wird;

Fig. 5A eine abgewickelte Ansicht des ortsfesten äußeren Zylinders gemäß eines weite­ ren Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung;

Fig. 5B eine abgewickelte Ansicht eines Beispiels eines beweglichen inneren Zylinders, der mit dem in Fig. 5A dargestellten ortsfesten äußeren Zylin­ der kombiniert verwandt wird; und

Fig. 6 bis 10 abgewickelte Ansichten von bewegli­ chen inneren Zylindern zur Darstel­ lung verschiedener Anordnungen der inneren Prüflöcher.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Umschaltventils. Wie es in Fig. 3 darge­ stellt ist, weist das Umschaltventil 10 einen Doppelzylin­ deraufbau aus einem ortsfesten Außenzylinder 11 und einem beweglichen Innenzylinder 12 auf, der drehbar im ortsfesten Außenzylinder 11 im koaxial dazu angeordnet ist. Kühl­ mittelanschlußlöcher 15, mit denen Kühlmittelprüfrohre 14 ver­ bunden sind, die vom Kühlmittelauslaß einer großen Anzahl von Brennstoffelementen 13 ausgehen, sind in einer Gitter­ anordnung mit konstanter Gitterkonstante sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung in der Umfangswandfläche des Außenzylinders 11 ausgerichtet ausgebildet.

Innere Prüflöcher 16 sind in einer Mantellinie in Längsrichtung und in einer Mantellinie in Schrägrichtung der Umfangswandfläche des beweglichen Innenzylinders 12 ausgerichtet ausge­ bildet. Die äußeren Anschlußlöcher 15 und inneren Prüflöcher 16 ha­ ben dieselben Gitterabstände, so daß jedes innere Prüfloch 16 einige der äußeren Anschlußlöcher 15 genau treffen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht ein kurzes Rohr 17 nach außen von jedem inneren Prüfloch 16 des beweglichen Innenzylinders 12 so vor, daß die inneren Prüflöcher mit einigen der äußeren Anschlußlöcher 15 im Zylin­ der 11, die diesen gegenüberliegen, über die kurzen Rohre 17 in Verbindung stehen können. Es ist natürlich möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die inneren Prüflöcher 16 des Zylinders 12 jeweils direkt mit einigen der äußeren Anschlußlöcher 15 im Zylinder 11 ohne Verwendung kurzer Rohre in Verbin­ dung stehen.

Unabhängig vom Aufbau wird dann, wenn der Zylin­ der 11 und der Zylinder 12 in der in Fig. 3 dargestellten Weise kombiniert sind, eine Kühlmittelprobe (beispielsweise flüssiges Natrium), das vom Kühlmittelaus­ laß jedes Brennstoffelementes 13 über ein Kühlmittelprüf­ rohr 14 entnommen wird, in jedes der entsprechenden äußeren Anschlußlöcher 15 eingeführt. Es treten jedoch nur diejenigen Kühlmittelproben, die durch die inneren Prüflöcher 16 des Zylinders 12 ausgewählt werden, in den Zylinder 12 ein, wo die Kühlmittelpro­ ben gemischt und anschließend in einen Spaltproduktdetektor 18 eingeführt werden. Wie bei den bekannten Vorrichtungen kann in derselben Weise ein Detektor für verzögerte Neutro­ nen als ein derartiger Detektor verwandt werden.

Wie es oben beschrieben wurde, kann sich der innere Zylinder 12 drehen, wobei dann, wenn er sich einmal Schritt für Schritt vollständig gedreht hat, jedes der äußeren Anschlußlö­ cher 15 im äußeren ortsfesten Zylinder 11 wenigstens einmal mit einem der inneren Prüflöcher 16 im Zy­ linder 12 in Verbindung gekommen ist. Die Stelle des fehler­ haften Brennstoffelementes oder der fehlerhaften Brennstoff­ elemente kann somit dadurch identifiziert werden, daß der Zylinder 12 Schritt für Schritt um 360° gedreht wird.

Das Ermittlungsverfahren wird im folgenden mehr im einzel­ nen anhand der Fig. 4A und 4B beschrieben. Fig. 4A zeigt eine abgewickelte Ansicht des äußeren Zylinders 11, in den vierundsechzig, d. h. 8 mal 8, äußere Anschlußlöcher 15 gebohrt sind. Jedes Loch 15 steht mit einem der Prüfrohre 14 in Verbindung, die vom Kühlmittelauslaß jedes Brennstoffele­ mentes ausgehen, so daß sich ein System ergibt, das vier­ undsechzig Kernbrennstoffelemente überwachen kann. Fig. 4B zeigt eine abgewickelte Ansicht des beweglichen inneren Zylinders 12, der in den äußeren Zylinder 11 paßt. Acht in­ nere Prüflöcher 16 sind längs einer Mantellinie in Längsrichtung gebohrt, während acht Prüflöcher 16 in ähnlicher Weise längs einer Mantellinie in Schrägrichtung gebohrt sind. Da eines dieser Prüflöcher 16 beiden Linien gemeinsam ist, sind ins­ gesamt fünfzehn Prüflöcher vorgesehen. In Fig. 4A zeigen die unterbrochenen und strichpunktierten Linien die Lage der inneren Prüflöcher im beweglichen inneren Zylinder. Die Kernbrennstoffelemente, die mit den Prüflöchern X und Y in Verbindung stehen, können auf Fehler dadurch überprüft wer­ den, daß der bewegliche innere Zylinder von der Lage a um drei Lochabstände nach links in die Lage b bewegt wird. Wenn Kernspaltungsprodukte in der Lage a und in der Lage b festgestellt werden, muß eines der Brenn­ stoffelemente, das mit den Prüflöchern X und/oder Y in Ver­ bindung steht, fehlerhaft sein. Bei dem in Fig. 4A dargestellten Beispiel kann sowohl das mit X als auch das mit Y verbundene Brennstoffelement fehlerhaft sein.

In diesem Fall kann ein einzelnes Brennstoffelement in der folgenden Weise identifiziert werden. Der bewegliche innere Zylinder kann auch in axialer Richtung, d. h. in vertikaler Richtung, bewegt werden, was durch die Pfeile p und q in Fig. 4B angegeben ist, so daß dann, wenn ein Fehlersignal durch den Spaltungsproduktdetektor 18 wahrgenommen wird, der bewegliche innere Zylinder 12 um einen Lochabstand in axialer Richtung bewegt und das Vorliegen des Fehlersignals in dieser Stellung untersucht wird. Wenn beispielsweise Fehlersignale festgestellt werden, wenn sich der bewegliche innere Zylinder in den Stellungen a und b in Fig. 4A befin­ det, wie es oben beschrieben wurde, kann ein Fehler in ei­ nem der Brennstoffelemente oder in beiden Brennstoffelemen­ ten, die mit den Prüflöchern X und/oder Y verbunden sind, vorliegen. Wenn dann der bewegliche innere Zylin­ der von der Stellung b um einen Schritt entweder nach oben oder nach unten in axialer Richtung bewegt wird, und wenn immer noch das Fehlersignal festgestellt wird, dann kann das Brennstoffelement, das mit dem Prüfloch X in Verbindung steht, als dasjenige identifiziert werden, das fehlerhaft ist. Wenn in diesem Fall kein Fehlersignal festgestellt wird, kann das mit dem Prüfloch Y in Verbindung stehende Brennstoffelement als das fehlerhafte identifiziert werden. In dieser Weise kann ein fehlerhaftes Brennstoffelement selektiv dadurch identifiziert werden, daß der innere Zylin­ der um einen Schritt aus einer Position auf und ab bewegt wird, in der ein Fehlersignal festgestellt wird.

Fehler in den einzelnen Brennstoffelementen können auch da­ durch bestimmt werden, daß die Anordnung der Prüflöcher ge­ ändert wird.

Wie es in Fig. 5A dargestellt ist, ist die Anzahl der äuße­ ren Anschlußlöcher 25, die in Längsrichtung des äuße­ ren Zylinders 21 vorgesehen sind, gleich der Hälfte der Anzahl der Löcher in Umfangsrichtung, und die Anordnung der inneren Prüflöcher 26 im beweglichen inneren Zylinder 22, die mit den äußeren Löchern ausgerichtet werden kön­ nen, ist so abgeändert, daß die Linie der Löcher in Schrägrichtung die Linie der Löcher in Längsrichtung am obersten (oder untersten) Loch kreuzt, wie es in Fig. 5B dargestellt ist. Bei einer derartigen Anordnung ist die Zuordnung eines fehlerhaften Brennstoffelements eindeutig.

Die Löcher 26 im beweglichen inneren Zylinder 22 können so angeordnet sein, daß die Linie der Löcher in Längs­ richtung die Linie der Löcher in Schrägrichtung nicht kreuzt, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. In diesem Fall muß die Anzahl der Löcher in Längsrichtung kleiner als die Hälfte der Anzahl der Löcher in Umfangsrichtung sein, um die Eindeutigkeit zu gewährleisten.

Die inneren Prüflöcher 26, die in den beweglichen inneren Zylinder 22 gebohrt sind, müssen nicht immer in Linien in Längs- oder Schrägrichtung angeordnet sein. Die Löcher kön­ nen auch längs einer einzelnen Linie in einer ersten Schrägrichtung und längs einer anderen Linie in einer zwei­ ten Schrägrichtung angeordnet sein, die der Linie der ersten Schrägrichtung entgegengesetzt ist und diese kreuzt, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Die Linie der Löcher in der ersten Schrägrichtung und die in der zweiten Schrägrich­ tung können so angeordnet sein, daß sie sich am obersten (oder untersten) Loch kreuzen, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, oder daß sie sich außerhalb der Anordnung kreuzen, wie es in Fig. 9 dar­ gestellt ist. Weiterhin kann die Anordnung eine Lochlinie mit einer Stufe umfassen, wie es in Fig. 10 dargestellt ist.

Mit dem Doppelzylinder-Umschaltventil kann der Flächenbereich, den es ein­ nimmt, auf etwa 1/5 des Bereiches einer herkömmlichen Vor­ richtung nach Fig. 1, 2 für dieselbe Anzahl von Brennstoffelementen vermin­ dert werden. Das Umschaltventil hat auch weiterhin den Vorteil, daß es in seinem Aufbau einfach ist, eine symmetrische Auslegung möglich ist und ein Auseinander­ bau und eine Reparatur beim Auftreten eines Fehlers leicht durchgeführt werden können.

Claims (6)

1. Umschaltventil zum Ermitteln von fehlerhaften Kernreaktorbrennstoffelementen, mit einer Vielzahl von Kühlmittelrohren zum Anschluß an die Kühlmittelauslässe der Kernreaktorbrennstoffelemente, mit einem ortsfesten, hohlen Außenzylinder, in dessen Umfangsrand Anschlußlöcher mit einem bestimmten regelmäßigen Abstand in Längs- und Umfangsrichtung des Außenzylinders vorgesehen sind, an die jeweils die Kühlmittelrohre angeschlossen sind, und mit einem in diesem Außenzylinder in Umfangsrichtung drehbaren Verbindungselement zum Verbinden der Anschlußlöcher mit einer Prüfeinrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußlöcher (15; 25) gitterförmig angeordnet sind,
daß das Verbindungselement als Innenzylinder (12) ausgebildet ist, der in seiner Umfangswand mit einer Anzahl von Prüflöchern (16; 26) versehen ist, die so angeordnet sind, daß sie bei einer Gitterabstand um Gitterabstand der Anschlußlöcher (15; 25) im Außenzylinder (11) erfolgenden Drehung des Innenzylinders (12) jeweils mit mehreren Anschlußlöchern (15; 25) in Verbindung stehen und nach einer vollen Umdrehung des Innenzylinders (12) jedes Anschlußloch im Außenzylinder wenigstens einmal mit einem Prüfloch (16; 26) im Innenzylinder (12) in Verbindung gestanden hat, und
daß die Prüflöcher (16; 26) am Innenzylinder (12) längs zweier Mantellinien angeordnet sind, die sich unter einem Winkel schneiden.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (12) in seiner axialen Richtung um mindestens einen Gitterabstand verschiebbar ist.

3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Mantellinien achsparallel verläuft.

4. Umschaltventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mantellinien am obersten oder untersten Prüfloch (16; 26) der gitterförmigen Anordnung schneiden.

5. Umschaltventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mantellinien außerhalb der gitterförmigen Anordnung der Prüflöcher schneiden.

6. Umschaltventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Mantellinien mit einer Versetzung bzw. Stufe verläuft.