DE3415314A1 - Messkopf - Google Patents

Description

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Meßkopf

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf, der sich dazu eiqnet, den Druck von Spaltgasen zu bestimmen, die im Inneren von nicht instrumentierten Kernbrennstoff stäben freigegeben werden, die hohe Bestrahlun^swerte erreicht haben, sowie ein Verfahren zum Verbinden eines derartigen Kopfes mit den Brennstoff stäben.

Wie es allgemein bekannt ist, ist es möglich, die Kernbrennstoffstäbe zu instrumentieren, um ihr Verhalten gegenüber einer Bestrahlung in Versuchskernreaktoren, d.h. die Änderung ihrer kritischen Parameter als Funktion der Zeit zu bestimmen.

In bekannter Weise wird diese Instrumentierung in neue Brennstoff stäbe während deren Herstellung, d.h. bevor diese im Inneren eines Versuchsreaktors angeordnet und anschließend bestrahlt werden, eingesetzt.

Es ist andererseits von höchstem Interesse, den Zustand des Brennstoffes im Inneren der Stäbe zu kennen, die vorher nicht instrumentiert wurden und die hohe Bestrahlungswerte erreicht haben, wenn diese Stäbe entweder aus dem Versuchsreaktor zur Durchführung weiterer Versuche, die mit geringeren Kosten verbunden und verbindlicher sind, oder von Leistungsreaktoren stammen, um die tatsächlichen Verhältnisse zu diesem Zeitpunkt, insbesondere nach abnormen Arbeitsverhältnissen oder Unfällen kennenzulernen.

Es besteht daher das Problem, an diesen Kernbrennstoff stäben, d.h. an Kernbrennstoff stäben, die nicht vorher instru-

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mentiert wurden, eine geeignete Instrumentierung anzubringen, nachdem sie entweder in einem Versuchsreaktor oder in einem Leistungsreaktor bestrahlt wurden. Die Lösung dieses Problems ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.

Ein bekanntes Verfahren, eine Instrumentierung an den Brennstoffstäben anzubringen, die bereits für eine gewisse Zeit in einem Reaktor gearbeitet haben, besteht darin, diese Brennstoff stäbe in einer Strahlenschutzkammer vollständig oder teilweise auseinanderzunehmen, nachdem sie aus den Reaktoren,in denen sie bestrahlt wurden, herausgenommen sind, und anschließend die Brennstoff stäbe wieder in einer Strahlenschutzkammer, jedoch zusätzlich mit einer geeigneten Instrumentierung, d.h. hauptsächlich mit Druckmeßeinrichtungen für die Spaltgase vollständig wieder zusammenzusetzen. Dieses bekannte Verfahren hat ersichtlich den Nachteil, daß der gesamte Brennstoff stab mit Kosten wieder zusammengesetzt werden muß, die größer als die Kosten der Herstellung eines neuen Stabes sind, und daß darüberhinaus die Brennstoff Verhältnisse und die Verhältnisse der Spaltgase im Inneren des wieder zusammengesetzten Stabes am Ende des Arbeitsvorganges vollständig verschieden von den ursprünglichen Verhältnissen sind, so daß sie nicht länger den Zustand des alten Brennstoffes wiedergeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßkopf ist es im Gegensatz dazu nicht erforderlich, daß der Kernbrennstoff stab während des Anbringens der Instrumentierung geöffnet wird, so daß ein Austritt von radioaktiven Gasen vom Inneren des Stabes zur Außenumgebung vermieden wird, was von außerordentlicher Bedeutung hinsichtlich der Betriebssicherheit ist, und somit der Zustand der Gase und des Brennstoffes im Inneren des Brennstoffstabes nicht merklich gestört wird.

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Der erfindunqsgemäße Meßkopf besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem unteren Teil, der die Perforierungseinrichtung enthält, und einem oberen Teil, der eine Druckmeßeinrichtung enthält, wobei diese Teile insgesamt ein langes Metallgehäuse bilden, das hermetisch dicht an seinen beiden Enden verschlossen ist.

Dieses Gehäuse wird im hermetisch dicht verschlossenen Zustand an ein Ende des Brennstoffstabes angeschweißt, wobei es nach Abschluß des Schweißvorganges und nach einer Prüfung möglich ist, den Meßkopf und den Brennstoff stab mittels der im unteren Teil des Kopfes enthaltenen Einrichtung zu perforieren, so daß die Spaltgase vom Stab zum Meßkopf gehen können, so daß ein vorher im oberen Teil angeordnetes geeignetes Instrument es ermöglicht, deren Druck zu messen.

Der Meßkopf ist insbesondere in seinem Inneren (im unteren Teil) mit einem Schlagperforationssystem versehen, das von einer Schneidspitze gebildet wird, gegen die mittels eines abgedichteten Metallfaltenbalges geschlagen werden kann, indem beispielsweise mit einem Hammer auf das Ende geschlagen wird, um somit ein Loch über ein Durchstoßen der Wand auszubilden. Es erfolgt tatsächlich eine gleichzeitige Perforierung des Bodens des Meßkopfes und des Verschlußstopfens des Brennstoffstabes.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßkopfes beschrieben.

Die einzige Figur zeigt das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßkopfes in einer Längsschnittansicht.

In der Zeichnung sind eine Schneidspitze 1, ein beweglicher Schlagstift 2, ein Metallfaltenbalg 3, eine Halterunq.4 für

die Schlaqspitze, eine Halterung 5 für die Druckmeßeinrichtung 7, der Kernbrennstoff stab 6 und der Eisenkern 8 (ferrox cube) dargestellt, der den beweglichen Teil eines Differentialtransformators 9 bildet.

Der erfindungsgemäße Meßkopf wird von einem zylindrischen Gehäuse gebildet, das unten an den Verschlußstopfen des Kernbrennstoffstabes geschweißt wird und im oberen Teil mit einem Metallfaltenbalg versehen ist, der am unteren Teil an das zylindrische Gehäuse geschweißt ist und am oberen Teil mit einer Metal 1 Verschlußscheibe versehen ist, die in ihrer Mitte oder in der Nähe ihrer Mitte ein Loch aufweist. Dieses Loch verbindet das Innere des zylindrischen Gehäuses und des Faltenbalgs mit dem Inneren eines Metallrohres, das einen Durchmesser hat, der kleiner als der des zylindrischen Gehäuses ist und mit einem Ende an die Metallscheibe angeschweißt und am anderen Ende geschlossen ist.

Ein Metallhalter, der vorzugsweise U-förmig ausgebildet ist, mündet am unteren Teil in einem angespitzten Metallstab und ist an die Innenfläche der Metal 1 Verschlußscheibe geschweißt.

Das zylindrische Gehäuse enthält im Inneren einen Metallfaltenbalg, der auf Druckänderungen anspricht und am unteren Teil am zylindrischen Gehäuse über eine geeignete Einrichtung befestigt und am oberen Teil mit einem Eisenkern versehen ist, der durch das oben erwähnte Metallrohr mit kleinerem Durchmesser führt. Die Bewegungen, die der Eisenkern als Funktion der Kompression des Metallfaltenbalges aufgrund von Druckänderungen ausführt, werden über einen Differentialtransformator aufgezeichnet, dessen beweglicher Teil der Eisenkern bildet.

Claims (1)

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   Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

   PATENTANWÄLTE

   ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

   3/Li AGIP S.p.A., Rom (Italien)

   Meßkopf

   PATENTANSPRUCH

   Instrumentierter Meßkopf zum Anschluß an Kernbrennstoff stäbe, um den Druck der Spaltgase zu bestimmen, gekennzeichnet durch

   ein zylindrisches Gehäuse, das am unteren Teil an den Verschlußstopfen des Kernbrennstoffstabes geschweißt wird und im oberen Teil mit einem Metallfaltenbalg versehen ist, der am unteren Teil an das zylindrische Gehäuse geschweißt ist und am oberen Teil mit einer Metal lverschlußscheibe versehen ist, die in ihrer Mitte oder in der Nähe ihrer Mitte ein Loch aufweist, das das Innere des zylindrischen Gehäuses und den Faltenbalg im Inneren eines Metallrohres verbindet, das einen Durchmesser hat, der kleiner als der des zylindrischen Gehäuses ist, an einem Ende an die Metallscheibe angeschweißt und am anderen Ende geschlossen ist, wobei an die Innenfläche der Metallverschlußscheibe ein Metallträger geschweißt ist, der vorzugsweise U-förmig ausgebildet ist und am unteren Teil in einem zugespitzten Metallstab mündet, das zylin-

   drische Gehäuse im Inneren einen Metallfaltenbalg enthält, der auf Druckänderungen anspricht und am unteren Teil über eine geeignete Einrichtung am zylindrischen Gehäuse befestigt ist sowie am oberen Teil mit einem Eisenkern versehen ist, der in das Metallrohr mit kleinerem Durchmesser führt und die Bewegungen des Eisenkerns als Funktion der Kompression des Metallfaltenbalges infolge von Druckänderungen über einen Differentialtransformator aufgezeichnet werden, dessen beweglicher Teil vom Eisenkern gebildet ist.