DE68903247T2

DE68903247T2 - Vorrichtung zum messen von parametern in der spaltzone eines im betrieb befindlichen kernreaktors.

Info

Publication number: DE68903247T2
Application number: DE8989401319T
Authority: DE
Inventors: Rene Les Passereaux Feurgard
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2009-05-12
Also published as: KR900000924A; FR2632442B1; CN1023267C; EP0346170A1; ZA893967B; CN1038897A; US4986954A; JPH0231196A; FR2632442A1; DE68903247D1; ES2036042T3; EP0346170B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Parametern im Kern eines im Betrieb befindlichen Kernreaktors und im besonderen eines Druckwasser-Kernreaktors.
Druckwasser-Kernreaktoren beinhalten einen Reaktorbehälter, der, wenn der Reaktor in Betrieb ist, mit einer Kühlflüssigkeit bestehend aus Druckwasser, gefüllt ist. Der Kern des Reaktors besteht aus Brennelementkassetten und ist ganz in die Kühlflüssigkeit eingetaucht.
Bei der Nutzung von Kernreaktoren wie beispielsweise bei Druckwasser-Kernreaktoren ist es notwendig, während des Betriebs Messungen im Kern des Reaktors vorzunehmen. Es ist insbesondere notwendig, Messungen des Neutronenflusses an unterschiedlichen Stellen der Höhe des Kerns durchzuführen, um die Verteilung des Neutronenflusses oder der Leistung über die axiale Richtung des Kerns, welcher üblicherweise der vertikalen Richtung entspricht, zu kennen.
Die Brennelementkassetten, welche den Kern bilden beinhalten in ihrer Mitte ein Instrumentierungsrohr durch das ein dichter Finger über die gesamte Höhe des Kerns eingeführt werden kann. Im Inneren des dichten Fingers wird eine Neutronenflußmeßsonde während des Betriebes des Reaktors verschoben.
Die Finger, die jeder Brennelementkassette zugeordnet sind, in der Flußmessungen durchgeführt werden, müssen aus diesen Brennelementkassetten entfernt werden können, zum Beispiel wenn ein Nachladen des Reaktors durchgeführt wird. Diese Finger sind also beweglich und gleitend im Inneren der Führungsrohre aufgebaut und am unteren Teil des Reaktorbehälters mit einem Meßraum oder Instrumentierungsstelle verbunden, in der die Enden der Finger, die den in den Kern eingeführten Enden gegenüberliegen, zugänglich sind, um die Sonden zu versetzen, um die Meßsignale aufzunehmen und um die Finger im Inneren der Führungsrohre zu verschieben. Die Verschiebung der Finger in den Führungsrohren geschieht durch einfachen Druck oder Zug, wobei ein ausreichendes Spiel vorgesehen ist, um die Beanspruchung auf den Finger trotz der Bogenform des Führungsrohres auf dem größten Teil der Länge zu begrenzen.
Zusätzlich zu den beweglichen Neutronenflußmeßsonden verwendet man auch eine Anzahl von Flußmeßeinrichtungen, wie Kollektronen, die an fester Stelle im Kern und in unterschiedlichen Höhenebenen angeordnet sind.
Es ist außerdem notwendig, während des Betriebs des Reaktors Vorrichtungen zur Messung von Temperatur, Druck oder Füllstand, die an verschiedenen festgelegten Orten im Kern angebracht sind, einzusetzen.
Um die Instrumentierung im Kern sowie die Nutzung und die Instandhaltung dieser Instrumentierung zu vereinfachen, wurde vorgeschlagen, die Gesamtheit der Meßvorrichtungen zum Zusammensetzen des Kerns, in dem die Messungen stattfinden, im Innern einer dichten Träger- und Positionierungsleitung analog zu den Leitungen zur Aufnahme der mobilen Sonden, anzuordnen. Eine derartige Leitung beinhaltet eine äußere, rohrförmige Ummantelung, in der mittig und koaxial zur Ummantelung eine Schutzhülle oder ein Finger zur Führung einer mobilen Neutronenflußmeßsonde angeordnet sind.
Meßvorrichtungen wie die Kollektronen sind um die zentrale Schutzhülle herum an festen Positionen über die Länge der Leitung verteilt. Die Träger- und Positionierungsleitung der Meßvorrichtungen besitzt einen etwas geringeren Durchmesser als ein Führungsrohr, welches seine Verschiebung zuläßt und den unteren Teil des Reaktorbehälters mit der Instrumentierungsstelle verbindet. Die Leitung kann von der Instrumentierungsstelle aus durch einfachen Druck oder Zug an seinem Ende in den Kern plaziert oder aus dem Kern entfernt werden. Im Inneren der Instrumentierungsstelle ist die Meßleitung gleitend und dicht im Inneren eines Flansches, welcher steif mit dem Ende des jeweiligen Führungsrohres verbunden ist, angebracht.
Es ist selbstverständlich notwendig, im Gegensatz zur vorherigen Technik, einen miniaturisierten zentralen Finger und eine miniaturisierte Neutronenflußmeßsonde einzusetzen, da die Instrumentierungsrohre die gleichen Rohre sind wie die, die nur zur Aufnahme des Fingers vorgesehen sind. Gleichfalls sind die Durchgänge für die Träger- und Positionierungsleitungen der Meßvorrichtungen in den inneren Strukturen des Reaktorbehälters, zwischen dem Boden des Reaktorbehälters und der Basis des Kerns, ebenso wie die Führungsrohre, die gleichen wie die, die nun zur Führung der Finger verwendet werden.
Diese Meßleitungen oder Meßstäbe müssen eine ausreichende Flexibilität aufweisen, um ohne übermäßige Beanspruchung durch Druck oder Zug im Inneren der gebogenen Führungsrohre, die in die Instrumentierungsstelle auf dem Boden des Reaktorbehälters münden, bewegt werden zu können. Andererseits muß die Außenhülle dieser Meßleitungen oder Meßstökke erheblichen Beanspruchungen in einer Flüssigkeit bei hoher Temperatur, hohem Druck und bei Strahlenbelastung standhalten. Diese dichte Außenhülle muß insbesondere dem Druck des Wassers der Primärkühlung, welcher beim Betrieb des Reaktors auf die Hülle wirkt, widerstehen.
Um zu verhindern, daß die Wand der Meßleitung dem Druck der Flüssigkeit der Primärkühlung des Reaktors ausgesetzt wird, hat man in FR-A-2 607 309 vorgeschlagen, die Meßleitung in einer Form auszuführen, daß sie sowohl auf der außenliegenden wie auf der innenliegenden Oberfläche mit dem Primärfluid in Verbindung steht. Die Meßleitung ist aufgebaut in Form eines offenen Rohrbündels aus biegsamen Rohrstücken, welche untereinander mit Stegen verbunden sind, in denen die äußeren Meßsonden angebracht sind. Der zentrale Finger, koaxial zur Leitung, ist dicht, und so ausgelegt, daß er dem Druck des Primärfluids, mit dem er durch die Außenwand in Kontakt steht, widersteht. Die äußeren Meßsonden sind in der Meßleitung direkt in das Primärfluid eingetaucht. Die Position der äußeren Sonden entsprechend der Leitungslänge ist durch die Position der Stege eindeutig bestimmt, welche durch unterschiedlich lange, biegsame Metallrohre verbunden sind.
Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie gleichzeitig biegsam und widerstandsfähig ist und daß sie eine vereinfachte Montage der Instrumentierung im Reaktorkern ermöglicht.
Im Fall, wo jedoch eine äußere Meßsonde im Betrieb einen Defekt aufweist, ist es zum Ersetzen der Sonden erforderlich, die gesamte Meßleitung aus dem entsprechenden Führungsrohr zu entfernen und die Reparatur in einer Werkstatt durchzuführen.
Andererseits ist es nicht möglich, die Lage der Sonden zu verändern, da diese bei der Konzeption der Meßleitung endgültig festgelegt wurde.
Schlußendlich haben die Führungsrohre zum Zusammenbau eines Kerns, in dem eine Messung stattfindet, unterschiedliche Längen und erfordern Meßleitungen für jeden besonderen Fall. Durch diese Verpflichtung ergeben sich schwer lösbare Probleme hinsichtlich Herstellung, Lagerung und Ersatz von Meßleitungen.
Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Vorrichtung vorzustellen zur Messung von Parametern im Kern eines Nuklearreaktors im Betrieb, eingetaucht in die Kühlflüssigkeit des Reaktors, welche den Reaktorbehälter füllt, mit einer Meßleitung, die von außen und innen mit dem Kühlwasser in Verbindung steht, mit einer im Inneren befindlichen, zentral und koaxial angeordneten, geschlossenen und dichten Schutzhülle zur Führung einer mobilen Neutronenflußmeßsonde, und einer Vielzahl von Meßsonden auf den äußeren Positionen zur Erfassung der physikalischen Parameter des Kerns, wobei sich die Meßleitung mobil in einem Führungsrohr befindet, welches den Reaktorbehälter mit einer Instrumentierungsstelle verbindet, in den die Meßleitung eindringt, gleitend und dicht einen Dichtflansch durchquert, welcher mit dem Führungsrohr fest verbunden ist, wobei die Meßvorrichtung einen einfachen Austausch und eine einfache Positionierung der äußeren Meßsonden gestattet und es erlaubt, einen einzigen Typ einer Meßleitung zur Ausstattung aller Führungsrohre des Reaktors zu verwenden.
Mit diesem Ziel werden die äußeren Meßsonden am Ende von biegsamen Meß- und Verschiebungskabeln montiert, wobei sich jede Sonde beweglich im Inneren einer dichten äußeren Schutzhülle befindet, mit einer Vielzahl von äußeren Schutzhüllen, die im Inneren der Meßleitung spiralförmig um die zentrale Schutzhülle angeordnet sind und einen Flansch mit einem dichten, zur Primärkühlflüssigkeit und zur Instrumentierungsstelle isolierten Raum, in den die äußeren Schutzhüllen der Meßleitung münden, mit an ihrem Ende jeweils einer dichten Durchführung für den gleitenden Ausgang in den Raum für Meßkabel und zugehörige Sonde, mit Vorrichtungen zum dichten Durchgang für jede Kabel-Sonde- Einheit an der Ausgangswand der Kammer des Dichtflansches.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun anhand von nicht einschränkend zu verstehenden Beispielen eine Vorrichtung zur Messung bezüglich der Erfindung eines Druckwasserreaktors anhand der im Anhang befindlichen Zeichnungen beschrieben.
Zeichnung 1 ist ein schematischer Schnitt mit Aufriß des unteren Teils eines Druckwasser-Reaktorbehälters und eines seitlich angeordneten Instrumentierungsraums in der Nachbarschaft des Reaktorbehälterbodens.
Zeichnung 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Meßleitung einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung.
Zeichnung 3 ist ein axialer Schnitt des Endes einer Meßleitung der Vorrichtung entsprechend der Erfindung.
Zeichnung 4 ist ein Schnitt des vorderen Teils eines Dichtflansches einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung.
Zeichnungen 5A und 5B sind Schnitte zweier aufeinanderfolgender Teilstücke des hinteren Teils des Ausgangs des Dichtflansches entsprechend der Erfindung.
Zeichnung 6 ist eine Vergrößerung von Einzelheit 6 der Zeichnung 5B.
Zeichnung 7 ist ein Schnitt entsprechend 7-7 der Zeichnung 5.
Zeichnung 8 ist ein Querschnitt entsprechend 8-8 der Zeichnung 4.
Zeichnung 9 ist ein Querschnitt entsprechend 9-9 der Zeichnung 5A.
Zeichnung 10 ist ein Querschnitt entsprechend 10-10 der Zeichnung 5A.
Zeichnung 11 ist ein Schnitt entsprechend 11-11 der Zeichnung 5B.
Zeichnung 12 ist ein Schnitt entsprechend 12-12 der Zeichnung 5B.
Auf Zeichnung 1 sieht man den Boden des Reaktorbehälters 1a eines Reaktorbehälters 1 eines Druckwasser-Kernreaktors der den Kern 2 des Reaktors bestehend aus brennbaren Verbindungen verschließt. Der Boden 1a des Reaktorbehälters wird von Manschetten 3 durchbohrt, wobei mit jeder ein Rohr 4 zur Führung einer Meßleitung verbunden ist. Die Führungsrohre 4 sind gebogen und werden in Form aufeinanderfolgender horizontaler Ebenen ausgerichtet und zu einer Instrumentierungsstelle 5 geführt, die sich auf einem tieferliegenden Niveau als dem Niveau des Bodens des Reaktorbehälters 1a und seitlich versetzt zum Reaktorbehälter 1 befindet. Jede der Führungsleitungen 4 dringt in die Instrumentierungsstelle 5 ein, schließt dann einen Isolierungsschieber 7 und anschließend an einen Dichtungsflansch 8 an.
Der Schieber 7 ermöglicht es, das Ende des Führungsrohres 4 ganz dicht zu verschließen, wenn die zugehörige Meßleitung ganz entfernt wurde.
Der Flansch 8 beinhaltet Vorrichtungen zur Abdichtung, welche eine dichte und gleitende Durchführung der entsprechenden Meßleitung 10 zulassen.
Auf Zeichnung 1 sind die Dichtflansche 8 vereinfacht und schematisch dargestellt und werden in der Folge dieser Beschreibung näher beschrieben.
Auf Zeichnung 2 sieht man einen Teil einer Meßleitung 10 mit einem äußeren rohrförmigen Umschlag bestehend aus biegsamen, metallischen rohrförmigen Teilstücken 11, welche aneinandergefügt werden mit Stegen 12, welche die zentrale Schutzhülle 13 tragen und positionieren und äußere Schutzhüllen 14, welche im Inneren der Meßleitung 10 angebracht sind und die Meßsonden aufnehmen.
Die zentrale Schutzhülle 13 ist nach der Achse der Meßleitung 10 ausgerichtet, diese Schutzhülle ist in Form eines Fingers ausgebildet und widersteht dem Druck des Primärfluids des Reaktors, d.h. ein rohrförmiger Umschlag der am Ende verschlossen ist und dazu bestimmt, in den Kern des Reaktors einzudringen.
Eine nicht dargestellte Neutronen-Meßsonde kann im Inneren der zentralen Leitung 13 durch Druck oder Zug am Kabel für Messung und Bewegung mit dem sie verbunden ist, bewegt werden.
Die äußeren Schutzhüllen 14 sind ebenfalls als Finger ausgebildet und widerstehen dem Druck des Primärfluids. Diese Schutzhüllen bestehen aus Kapillarrohren, deren Innendurchmesser in der Größenordnung von 1,5 mm liegt, der Innendurchmesser der zentralen Schutzhülle 13 ist kleiner als 5 mm.
Es wurden zehn Schutzhüllen 14 außerhalb der zentralen Schutzhülle 13 angebracht. Jede der Schutzhüllen 14 enthält eine Meßsonde 15 am Ende eines Kabels 16, welches ein Koaxialkabel sein kann, um die Meßsignalübertragung und die Verschiebung der Sonde 15 im Inneren der Schutzhülle 14 sicherzustellen.
Die Schutzhüllen 14 sind spiralförmig mit sehr großer Steigung, die der Länge des gebogenen Teils der Führungsrohre entspricht, um die zentrale Leitung 13 angeordnet. Zum Beispiel für einen Krümmungsradius von 2 500 mm wird die Steigung der Schutzhüllen 14 auf 3 927 mm gesetzt. Diese spiralförmige Anordnung der Schutzhüllen 14 gestattet es, Zug- und Druckkräfte durch die Längsänderung während der Biegung auszugleichen.
Wenn die Meßleitung 10 im Kern des Reaktors in Betrieb eingeführt wird, kommt sie in Kontakt mit dem unter Druck stehenden Primärfluid (320 ºC und 155 bar) sowohl mit der Innen- wie auch mit der Außenfläche.
Die Schutzhüllen 13 und 14 sind also dem Druck des Primärfluids ausgesetzt, wobei diese Hüllen mit geringem Durchmesser eine relativ große Wandstärke aufweisen und daher diesem Druck standhalten; die Gesamtheit der Meßleitungen 10 bleibt jedoch hinreichend biegsam, um im Inneren der Führungsrohre 4 des Reaktors verschoben werden zu können.
Auf Zeichnung 3 sieht man das Ende der Meßleitung 10 bestehend aus einem Schließteil in Form eines Spitzkegels 18, an das ein biegsames, rohrförmiges Teilstück 11 anschließt, welches am vorderen Ende der Leitung 10 angeordnet ist. Die Spitzkegelform erleichtert die Einführung und die Bewegung der Meßleitung 10 im Inneren des entsprechenden Führungsrohres 4 sowie im Inneren der Innenausstattung des Reaktorbehälters und des Führungsrohres der brennbaren Verbindungen.
Vorzugsweise besitzt das Schließteil 18 der Meßleitung 10 Durchgangsbohrungen, welche das Innere der Meßleitung mit dem Umgebungsmedium aus Druckwasser verbinden, wenn die Meßleitung in das Führungsrohr des im Betrieb befindlichen Reaktors eingeführt wird.
Die zentrale Schutzhülle 13 ist dicht verschlossen mit einem Stopfen 19, welcher auf die Schutzhülle 13 geschweißt ist und den Finger darstellt, in dem eine Neutronenmeßsonde auf der gesamten Höhe des Kerns verschoben werden kann, wenn die Meßleitung im Inneren der entsprechenden brennbaren Verbindung plaziert ist.
Die Schutzhüllen 14 sind in Bohrungen 20 in axialer Richtung des Teils 18 gehalten, damit das Ende 21 sich bezüglich der Schutzhülle 10 verschieben kann aufgrund von Bewegungen, die durch die Materialausdehnung hervorgerufen werden.
Jede der Schutzhüllen 14 ist am Ende dicht mit einem Stopfen 21 verschweißt.
Eine Meßsonde 15 am Ende eines Koaxialkabels zur Messung und Veschiebung 16 kann im Inneren der Schutzhülle 14 auf seiner gesamten Länge verschoben werden und an beliebiger Stelle auf der Länge der Meßleitung 10 plaziert werden.
Auf Zeichnung 4 ist das Ende des Führungsrohres 4 dargestellt, welches in den Instrumentierungsraum 5 eindringt und mit dem Ende eines Dichtflansches 25 verbunden ist mittels eines Isolierungsschiebers 7, der eine kugelförmige Verschlußvorrichtung 22 beinhaltet.
Die Meßleitung 10, die in die Innenbohrung des Rohrs 4 eingeführt wird, besitzt einen etwas geringeren Durchmesser als die Bohrung des Rohrs 4, was die axiale Verschiebung der Meßleitung zur Plazierung im Reaktorkern ermöglicht.
Der vordere Teil des Dichtflansches 25 wird mit einer Schweißnaht 23 an den Körper des Schließers 7 fixiert, wobei dieser wiederum über die Schweißnaht 24 mit dem Ende des Rohrs 4 verbunden ist.
Am vorderen Ende des Dichtflansches ist eine Öffnung 26 vorgesehen, in der ein Stopfen 27 fixiert ist, der es gestattet, einen Gegendruck im Führungsrohr während der Demontage der Meßleitung 10 aufzubringen.
Wie auf Zeichnung 8 ersichtlich, erlaubt die innere Bohrung 21 des Rohrs 4 den Durchgang mit Spiel des bewegenden Teils der Meßleitung 10 mit der zentralen Schutzhülle 13 und den äußeren kapillarförmigen Schutzhüllen 14.
Generell, wie aus den Zeichnung 5A und 5B sowie den Zeichnungen 9 und 10 ersichtlich, besteht der Dichtflansch 25 aus einem rohrförmigen Körper mehrerer aufeinanderfolgender Teile 28, 29 und 31, welche untereinander mit Rändelmuttern 32, 33 und 34 und zweiteiligen Keilringen wie 38 verbunden werden.
Eine derartige Montage sichert eine perfekte Demontage des Dichtflansches 25, um an sein zentrales Teil, welches das hintere Ende der Meßleitung 10 umschließt, heranzukommen.
Das vordere Teil 28 des Dichtflansches ist mit dem Zwischenstück 29 über eine Mutter 32 mit dazwischenliegenden Dichtverbindungen 35 verbunden. Die Muttern 33 und 34 und der Keilring 38 sichern den Zusammenbau des Zwischenstücks 29 und des hinteren Teils 31, wovon die Querschnitte, die in den Zeichnungen 9 und 10 dargestellt sind, einige Bereiche mit sechseckiger Form aufweisen.
Der hintere Teil der Leitungen 10 ist mit dem glockenförmigen Teil 30 fest verbunden, welches eine innere, kegelstumpfförmige Bohrung 30a aufweist.
Das Teil 30 besitzt ebenfalls zwei Flächen für die Dichtverbindung 36 zwischen dem Teil 30 und den Teilen 29 bzw. 33 des Dichtflansches 25.
Dichtverbindungen 39 und 39' sind im Inneren der Bohrung der Teile 28 bzw. 29 des Dichtflansches 25 montiert und erlauben eine gleitende und dicht Montage der Leitung 10 im Inneren des Dichtflansches.
Das hintere Ende 10a der Meßleitung 10 besteht aus einem Teil mit einer zentralen Bohrung, in der die zentrale Schutzhülle 13 befestigt und dicht verschweißt ist und aus äußeren Spalten für jede der Schutzhüllen 14, welche in diese Spalte eingelegt werden und mit einer Schweißnaht abgedeckt werden. Die Oberfläche des mit Schweiße gefüllten Teils 10a wird anschließend bearbeitet, um eine glatte Oberfläche für die Dichtverbindungen 39 und 39' zu erreichen.
Wenn sich die Meßleitung 10 im Führungsrohr 4 des Reaktors im Betrieb befindet, füllt das Druckwasser die Innenbohrung des Führungsrohrs 4 und die Innenbohrung der Leitung 10.
Der vordere innere Teil des Flansches 25 bis zum Teil 30 schließt Druckwasser ein und ist ganz vom hinteren inneren Teil des Flansches 25 durch die Dichtverbindungen 39, 39' und 36 isoliert.
Das Teil 31 des Flansches 25 begrenzt mit seinem Inneren eine Kammer 40, welche von dem Bereich, welcher unter dem Druck des Primärfluids steht, durch die Verbindungen 36 isoliert ist. Die Kammer 40 ist außerdem nach außen, d.h. zum Instrumentierungsraum isoliert durch ein Schließteil 42, welches in der Beschreibung der Zeichnung 6 näher erläutert wird.
Die Kammer 40 umschließt ein Trägerteil 44, welches mit dem hinteren Ende 10a der Meßleitung mittels des glockenförmigen Teils 30 fest verbunden ist. Das Ende des Trägerteils 44 in Form eines Kegelstumpfes wird in das Innere der Bohrung 30a des Teils 30 eingeführt und mit diesem Teil 30 mittels eines zweiteiligen Klemmrings 45 und einer Mutter 46 verbunden.
Das Teil 44 ist mittig auf der gesamten Länge durchbohrt, um die Durchgangsbohrung der zentralen Schutzhülle 13 zu bilden. Das Trägerteil 44 besitzt ebenfalls auf seinem vorderen kegelstumpfförmigen Teil zehn äußere Spalte 47, zur Achse xx' der Meßleitung geneigt, wobei in jeder eine äußere Schutzhülle 14 eingelegt ist, in deren Verlauf sie sich von dem äußeren Ende 10a der Meßleitung 10 durch das Teil 30 und durch das Ende des Trägers 44 von der Achse xx' der Leitung entfernt, um außen eine Öffnung zu erreichen, die einen ringförmigen Teil 48 des Trägers 44 durchquert.
Der Träger 44 trägt mittels zweier ringförmiger Teile 49 und 49', zwei Serien von je fünf Dichtvorrichtungen 50 und 50', wobei in jeder das Ende einer äußeren Schutzhülle 14 steckt.
Jede der Dichtvorrichtungen 50, 50' erlaubt die dichte und gleitende Herausführung eines Kabels 16 mit an seinem Ende einer Meßsonde 15, die in die äußere Schutzhülle 14 der Meßleitung 10 eingeführt wird.
Am Ausgang der Dichtvorrichtungen 50 oder 50' wird das Kabel 16 in eine dichte Durchführung 52 montiert, die auf dem Teil 42 fixiert ist in der Verlängerung eines Kabels 43, wie in Zeichnung 6 sichtbar.
Das Teil 42 ist dicht fixiert mit einem Runddichtring 54 im Inneren des Teils 31, welches die Kammer 40 begrenzt. Das Teil 42 sichert damit den dichten Verschluß der Kammer 40.
Das Teil 42 ist mittig durchbohrt, wobei in der Bohrung die zentrale Hülle 13 dicht fixiert ist. Das Teil 42 ist weiterhin außen durchbohrt, um zehn Durchgangskanäle 43 zu bilden, welche leicht zur Achse xx' der Leitung 10 geneigt sind.
Am Eingang jedes Kanals 43 zum Inneren der Kammer 40 sind die Dichtvorrichtungen 52 fixiert, welche eine gleitende und dichte Durchführung des Kabels zur Messung und Bewegung der Sonde 16 erlauben.
Wie auf den Zeichnungen 5A, 5B, 6 und 7 ersichtlich, wird jedes der Kabel 16 beim Austritt aus der Kammer 40 auf einer Speicherwicklung 55 aufgerollt, die auf einem Träger 56 montiert ist, der mit dem hinteren Ende des Flansches 25 fest verbunden ist.
Der Träger 56 stellt das Gehäuse dar, in dem auf einer Achse zehn Rollen montiert sind, welche jeweils das Kabel 16 einer Meßsonde aufnehmen.
Auf Zeichnung 7 sieht man die Befestigungsflansche 56a und 56b des Gehäuses 56, welche am Ende des Flansches 25 fixiert sind und die die gemeinsame Achse 57 der Gesamtheit der Rollen 55 tragen, welche am Ende eine Rille besitzen, die die Lagerung einer bestimmten Länge des Kabels 16 erlaubt.
Am Ausgang der jeweiligen Speicherwicklungen 55 wird jedes Kabel 16 durch eine Vorrichtung zur dichten Durchführung 59 geführt und in einer schrägen Verlängerung 60 des Gehäuses 56 gelagert.
Auf Zeichnung 11 sieht man die Anordnung der dichten Durchführungen 59 im Inneren des schrägen Teils 60 des Gehäuses 56.
Am Ausgang der dichten Durchgänge 59 werden die Kabel 16 jeweils mit einem Kontakt 61 verbunden, der eine Isolierung 62 durchquert, am Ende des schrägen Teils des Gehäuses 60 hervorsteht, das von der Isolierung 62 verschlossen wird.
Die Verbindung der genannten Kontakte 61 kann sichergestellt werden durch eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung 63 mit zehn Ausgängen 64, die mit den Kontakten 61 verbunden werden. Die Vorrichtung zur elektrischen Verbindung 63 wird dicht mit dem Ende der schrägen Verlängerung 60 verbunden mittels eines Kettenschnellverschlusses 65, wie in Zeichnung 12 dargestellt.
Der hintere Teil 68 des Gehäuses 56 stellt einen dichten Ausgang für eine zentrale Schutzhülle 13 dar.
Die Dichtvorrichtungen 50, 50' und 52 sind Vorrichtungen aus dem Handel und werden unter dem Namen "Swagelok" vertrieben. Derartige miniaturisierte Vorrichtungen bestehen aus kegelstumpfförmigen Teilen in dichtem Kontakt zueinander und gestatten eine gleitende und dichte Durchführung der Kabel 16, die in diese Dichtvorrichtungen eingeführt werden.
Die Meßsonden am Ende der Kabel 16, deren Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Meß- und Verschiebungskabels entspricht, können ebenfalls die Dichtvorrichtung durchqueren beim Neueinführen einer Sonde ins Innere einer kapillaren äußeren Schutzhülle.
Die Lagerung einer bestimmten Kabellänge 16 auf der entsprechenden Rolle 55 im Inneren des Gehäuses 56 ermöglicht die Nutzung eines Standardmaterials bei jeder Position des Führungsrohres bezüglich des Bodens des Druckbehälters und bei jeder endgültigen Position der Sonde im Kern des Nuklearreaktors.
Tatsächlich haben im Fall eines Druckwasser-Reaktors mit einer elektrischen Leistung von 900-1300 MW fünfzig bis sechzig Meßleitungen für den gesamten Kern unterschiedliche Längen entsprechend der Position der brennbaren Verbindung, in der die Messung durchgeführt wird. Andererseits können die Meßsonden, insbesondere die Sonden zur Messung des Neutronendurchflusses in unterschiedlichen Höhen zwischen dem Boden und der Spitze des Kerns plaziert werden.
Daraus folgt, daß die Länge des Sondenmeßkabels im wesentlichen veränderlich ist, wobei die Längendifferenz zwischen dem kürzesten und dem längsten Kabel etwa 7 m beträgt.
Die Vorrichtung entsprechend der Erfindung beinhaltet Speicherwicklungen mit Kabelüberlängen und gestattet die Verwendung von Sonden mit Standardkabellängen, die der maximalen Länge für die am weitesten im Kern entfernte Sonde entsprechen.
Bei der Inbetriebnahme der Meßleitung 10 wird diese in den Flansch, anschließend in das Führungsrohr und den Reaktorkern ohne Meßsonde eingeführt. Die Meßleitung wird nach der Installation im Kern mit den Meßsonden ausgestattet. Jede Sonde kann in einer bestimmten Höhe im Kern plaziert werden. Man kann die Länge des entrollten Kabels 16 im Führungsrohr messen, um die Position der Sonde zu bestimmen und zu kontrollieren.
Im Fall einer defekten Sonde ist es möglich, diese herauszuziehen, ohne die Meßleitung demontieren zu müssen. Hierfür genügt es, das Gehäuse 56 und das Teil 31 des Flansches 25 zu trennen und eine Zugkraft auf das Ende des Kabels 16 auszuüben.
Man ersetzt die Gesamtheit bestehend aus einer Sonde 15, dem Kabel 16, der Speicherwicklung 55 und der zugehörigen Dichtvorrichtung 59. Die Sonde 15 wird in die Meßleitung mittels dem Teil 42 in den Kanal 43 und die Vorrichtung zum dichten Durchgang 52 gestattet einen Durchgang in die Kammer 40.
Die Sonde und das zugehörige Kabel 16 werden anschließend in die entsprechende Vorrichtung zur Dichtung 50 oder 50' eingeführt, was die Einführung von Sonde 15 und Kabel 16 ins Innere der jeweiligen kapillaren Schutzhülle 14 ermöglicht. Dann wird ein kontrolliertes Vordringen der Sonde durchgeführt bis zu dem Moment, wo die Sonde ihre Position in Kern erreicht hat. Die Positionskontrolle kann durch einfache Kontrolle der Kabellänge 16 durchgeführt werden.
Selbstverständlich ist es mit der vorher beschriebenen Vorrichtung möglich, eine Meßleitung 10 komplett durch Zug an seinem Ende 44 aus dem Kern zu entfernen, nach Demontage des Flansches 25. Während der Bewegung der Meßleitung wird die äußere Dichtheit der Leitung durch die Verbindungen 39 und 39' des Teils des Flansches 25, der mit dem Führungsrohr 4 fest verbunden ist, erhalten.
Dieses Herausziehen der Meßleitung wird bei stehendem Reaktor durchgeführt, der Reaktorbehälter bleibt jedoch mit Wasser bei Umgebungstemperatur gefüllt.
Wenn das Ende der Meßleitung 10 bis zu einer Position hinter dem Schieber 7 bewegt worden ist, wird dieser geschlossen, um das Führungsrohr ganz abzuschließen und ein Auslaufen des Primärfluids in das Innere des Instrumentierungsraums zu verhindern.
Andererseits erlaubt es die Erfindung, wenn der Reaktor im Betrieb ist, jedes Auslaufen von Primärfluid unter Druck in das Innere des Instrumentierungsraumes zu verhindern.
Tatsächlich ist das Innere des Flansches 25 vollkommen von der Umgebung isoliert mit dem Teil, der Primärfluid unter Druck aufnimmt.
Die Kammer 40, in die die äußeren Leitungen 14 und die Kabel 16 münden, ist selbst komplett isoliert zu dem Teil des Flansches, der unter dem Druck des Primärfluids steht sowie isoliert zur Umgebung.
Bei normaler Funktion wird das Primärfluid zurückgehalten von den Verbindungen 36 zwischen dem Flansch und dem Teil 30 der Meßleitungen.
In dem Fall, wo eine äußere Schutzhülle 14 einen Riß mit der Folge einer Undichtigkeit sowohl in dem Teil, der dem Primärfluid ausgesetzt ist als auch in dem Teil im Inneren der Kammer 40 aufweist, würde Primärfluid in die Kammer 40 fließen. Dank der Dichtvorrichtungen 50, 50' kann das Primärfluid jedoch nicht in die übrigen äußeren Schutzhüllen 14 eindringen. Andererseits verhindern die Dichtvorrichtungen 52 jede Undichtigkeit des Primärfluids außerhalb der Kammern 40.
Eine derartige Undichtigkeit könnte leicht durch eine elektrische Kerze 67, die durch die Wand der Kammer 40 führt, erkannt werden.
Ein zusätzlicher Lecksucher 69, ebenfalls bestehend aus einer elektrischen Kerze führt durch die Wand des Teils 29 des Flansches, um das eventuelle Vorhandensein von Primärflüssigkeit zwischen den Dichtverbindungen 39 und 39' um die Meßleitung 10 festzustellen.
Die Vorrichtung entsprechend der Erfindung gestattet es jedes Auslaufen des Primärfluids in den Instrumentierungsraum zu erkennen und das Vorhandensein von Fluid in einigen Bereichen des Dichtflansches zu erkennen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Art der beschriebenen Ausführung.
Somit kann auch die Nutzung von demontierbaren Dichtflanschen mit einer anderen Form und einer anderen Anzahl von Teilen vorgesehen werden.
Die Dichtvorrichtung, die das Herausführen des Kabels ermöglichen, können von jeder Art sein, die eine hinreichende Miniaturisierung und eine Nutzung unter den Betriebsbedingungen des Reaktors erlaubt.
Die Meßleitung kann eine beliebige Anzahl von Sonden in den äußeren Schutzhüllen beinhalten, die Anzahl ist jedoch vorzugsweise gleich acht oder zehn.
Schließlich findet die Vorrichtung entsprechend der Erfindung bei jedem Nuklearreaktor Anwendung, der einen Kern besitzt und in dem Messungen während des Reaktorbetriebs durchgeführt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen von Parametern in dem Kern eines sich in Betrieb befindlichen Kernreaktors, wobei die Vorrichtung in ein Kühlfluid des Reaktors eingetaucht ist, das den Reaktorbehälter füllt, mit einer Meßleitung (10), die innen und außen mit dem Kühlwasser in Kontakt steht, wobei im Inneren der Meßleitung in dessen Mitte und koaxial eine geschlossene und dichte Schutzhülle (13) zur Führung einer beweglichen Neutronenflußmeßsonde angeordnet ist und in periphären Lagen eine Vielzahl von Sonden (15) zur Messung physikalischer Parameter des Kerns angeordnet sind, wobei die Meßleitung (10) beweglich in einem Führungsrohr (4) angeordnet ist, das auf den Reaktorbehälter (1) an einer Instrumentierungsstelle (5) trifft, wo die Meßleitung gleitend und dicht einen Dichtflansch (25) durchquert, der mit dem Ende des Führungsrohrs (4) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Meßsonden (15) am Ende weicher Meß- und Bewegungskabel befestigt sind, daß die Sonden beweglich jeweils im Inneren einer äußeren, dichten Schutzhülle (14) angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von äußeren Schutzhüllen (14) im Inneren der Meßleitung (10) um die zentrale Schutzhülle (13) herum spiralförmig angeordnet sind und daß der Dichtflansch (25) eine dichte Kammer (40) aufweist, die von dem Primärkühlfluid und gegenüber der Instrumentierungsstelle (5) isoliert ist, in der die äußeren Schutzhüllen (14) der Leitung (10) münden, die an ihren Enden jeweils eine Dichtvorrichtung (50, 50') für das gleitende Austreten des Meßkabels (16) die entsprechende Sonde (15) in die Kammer (40) aufweist, wobei ebenfalls dichte Durchgänge (52) für jede Kabel-Sondeeinheit (15, 16) auf einem Verschlußteil (42) der Kammer (40) des Dichtflansches (25) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (56), das am Ende des Dichtflansches (25) gegenüber dem Führungsrohr (4) angeordnet ist, und Speicherwicklungen (55) für Überlängen des Kabels (16) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (56) eine bezüglich der Achse der Leitung (10) schräge Verlängerung (60) aufweist, über die die Enden der Kabel (16) am Ausgang der entsprechenden Spulen (55) mit elektrischen Anschlüssen (62) versehen sind, wobei die Vorrichtungen für den dichten Durchgang (59) zwischen dem Durchgang der Kabel zwischen den Spulen (55) und den Anschlüssen (62) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtflansch (25) aus mehreren aufeinanderfolgenden Teilen (28, 29, 31) in Axialrichtung (xx') der Meßleitung (10) besteht, wobei die unterschiedlichen Teile abnehmbar über Schraubenmuttern (32, 33, 34) miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende der Meßleitung (10), das am entgegengesetzten Ende gegenüber dem vorderen Ende, das dazu bestimmt ist, in den Reaktorkern eingeführt zu werden, mit einem Teil (30) fest verbunden ist, das mit den Verbindungen (36) zusammenwirkt, um die Abdichtung im Inneren des Dichtflansches zwischen einem inneren Teil dieses Dichtflansches, der in Kontakt mit dem Kühlprimärfluid des Reaktors ist und der Kammer (40) gewährleistet, die von dem Primärfluid isoliert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (30) mit seinem hinteren Ende an einem Trägerteil (44) befestigt ist, das im Inneren der Kammer (40) angeordnet ist, und auf dem die Dichtvorrichtungen (50, 50') befestigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtvorrichtung (50, 50'), die am Ende einer jeden äußeren Schutzhülle (14) angeordnet sind, entlang zweier Gruppen angeordnet sind, die entlang der Längsachse des Trägerteils (44) beabstandet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dichten Durchgangsvorrichtungen (52) für das Verschlußstück (42) der Kammer (40) des Dichtflansches (25) gegenüber der Längsachse (xx') der Meßleitung (10) und des Dichtflansches (25) geneigt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsdetektor (57) bestehend aus einer elektrischen Kerze in einer Öffnung angeordnet ist, die die Wandung der Kammer (40) durchquert.