NO121021B - - Google Patents

Description

Anordning for deteksjon av eventuelle lekkasjer i atomreaktorer som kjøles ved hjelp av en gassfase.

Oppfinnelsen angår en anordning til

å angi og overvåke lekkasjer i atomreaktorer som kjøles ved hjelp av en gassfase.

Formålet er spesielt å oppnå en lett, føl-som og hurtig overvåking av slike lekkasjer.

Brudd eller ganske enkelt små sprekker i omhyllingen omkring fisjonsmaterialet, som i atomreaktorer skiller mellom fi-sjonsmateriale i form av stenger og av-kjølingsgassen, bevirker at det i denne

gass emitteres meget radioaktive rester som

kan forurense ovenfor beliggende lednin-ger eller atmosfære, ennvidere kan gass

som trenger gjennom sprekkene reagere

med fisjonsmaterialet og bevirke at sten-gene sveller og derved blir vanskelige å

trekke ut.

Om noen av disse risser forblir små

og således ufarlige, vil andre av dem ut-vide seg stadig. Det er derfor nødvendig

å kunne oppdage dem meget hurtig og å

kunne følge deres utvikling i løpet av

tiden.

En sprekk i omhyllingen omkring fisjonsmaterialet bevirker at det i gasstrøm-men foran sprekken opptrer fisjonsprodukter i atomær tilstand, idet disse produkter er faste eller gassformede og sterkt radioaktive og frembringer en rekke like-ledes radioaktive produkter. Disse radioaktive produkter som unnslipper gjennom sprekker, kan eventuelt være elektrisk la-det.

Variasjonen av radioaktiviteten som skyldes tilstedeværelsen av disse radioaktive produkter i avkjølingsgassen, kan oppdages i den samlede gasstrøm. Ved hjelp av et apparat av ioniseringskammer-typen, Geigertellertypen, proporsjonaltel-lertypen eller scintillasjonstypen, osv., kan man i den utstrømmende gass påvise en aktivitet som er større enn den normale.

Hvis avkjølingsgassen sirkulerer 1 et lukket kretsløp og hvis den blandes med gasstrømmene fra forskjellige kanaler er det nødvendig at anordningen har en meget kort reaksjonstid i forhold til gassens samlede sirkulasjonstid. Denne reaksjonstid er selve detektor apparatets reaksjonstid, og det følger derav at fisjonsproduktene må kunne «nyttes» i løpet av meget kort tid.

Hvis avkjølingen skjer ved hjelp av et fluidum som ledes helt bort etter av-kjølingen, kan man lett ta ut gass fra hver enkelt kanal før gassen er ankommet til det felles samlerom. Den således uttatte gass, som eventuelt inneholder fisjonsato-mer, kommer gjennom sirkulasjonsrør hen til en passende detektor, som d dette tilfelle kan være anbragt i stor avstand fra reaktoren. Herved økes beskyttelsen av og tilgjengeligheten til apparatet.

Når antallet av staver er meget stort, må antallet av detektorer av økonomiske grunner være mindre enn antallet av sta-vens kanaler.

Oppfinnelsen angår altså en anordning for deteksjon av eventuelle lekkasjer gjennom hylstere som omgir brennelementer som er anbragt i et stort antall av kanaler inne i en heterogen kjernereaktor, og som avkjøles av gasstrømmer som sirkulerer gjennom reaktoren i varmeutvekslende forhold til de nevnte elementer, hvor de nevnte brennelementer under reaktorens normale funksjon avgir gassformede fisjonsprodukter samt faste fisjonsprodukter som forblir innenfor hylsterne, men som — i tilfelle av at det oppstår sprekk i hylsteret — passerer ut gjennom denne sprekk og inn i gasstrømmen som er i berøring med det sprukne hylster, hvor anordningen innbefatter en eneste detektor for radioaktivitet, ett angiver- og/eller registreringsapparat for vedkommende indikasjoner samt innretninger som suksessivt tar ut gassformede prøver fra de forskjellige kanaler i reaktoren, og oppfinnelsen er karakterisert ved at for hurtig og sikkert å lokalisere den kanal, i hvilken det har funnet sted et hylsebrudd, blir de nevnte innretninger satt i virksomhet syklisk med forholdsvis stor arbeidstakt, at detektoren er plasert i et kammer som har stort volum og i gasstrømmens retning er plasert bak et filter, slik at bare de gassformede fisjonsprodukter trenger inn i det nevnte kammer, og at fisjonsproduktene som har kortvarig levetid, får tid nok til i kammeret å danne faste fisjonsprodukter, og at det nevnte kammer like overfor den nevnte detektor, inneholder et filtrerende bånd som kan fastholde og konsentrere de faste produkter som resulterer av den avtagende radioaktivitet hos de gassformede fisjonsprodukter i det nevnte kammer, samt mekanismer for å bevege det filtrerende bånd gjennom kammeret i en lengde som minst tilsvarer det parti av båndet som befinner seg inne i kammeret hver gang de nevnte innretninger tilfører en neste gassprøve, slik at det fra detektorens forside holdes borte slike faste fisjonspartikler som resulterer fra minskningen av radioaktiviteten i det nevnte kammer av de gassformede fisjonsprodukter som skriver seg fra en bestemt kanal.

Når overvåkingen skjer ved utnyttelse av faste radioaktive elementer som inne-holdes i unnveket avkjølingsgass, får anordningen en stor følsomhet ved konsen-trering av disse elementer derved at de tilbakeholdes av et passende filter, f. eks. bestående av forskjellige slags fibre, elek-trostatiske fibre som utnytter disse ato-mers eventuelle ladning, osv.

Akkumuleringen av faste radioaktive elementer på dette filter forsterker detek-torvirkningen. En slik forsterkning er sær-lig fordelaktig hvis avkjølingsgassen får en normalt sterk radioaktivitet ved sin pas-sering i reaktoren, hvilket ellers kunne maskere den signalvirkning som skyldes at fisjonsprodukter unnviker gjennom en sprekk i apparatomhyllingen.

I henhold til oppfinnelsen, plaseres detektoren i et passende volum av den kjølegass som skal analyseres. I det således anvendte analysekammer måler detektoren den utstråling som sendes ut av de gassformede eller faste elementer, som spaltes i det øyeblikk de passerer kammeret. Det kan for dette formål anvendes alle slags strålemålingsapparater, for eksempel ionisasjonskammere med gassirku-lasjon eller lukkede kammere, Geiger- eller proporsjonaltellere, scintillasjonstellere, osv.

Dette arrangeent gir god deteksjons-følsomhet, spesielt i reaktorer hvor kjøle-luften ledes bort og går tapt.

Når en enkelt detektor skal anvendes for å undersøke flere kanaler, kan det eventuelt anordnes en passende innretning til overvåking av den kanal hvori en defekt opptrer.

Vel måling av aktivitetsstyrken av fisjonsproduktene som finnes i kjølegassen, kan man måle størrelsen av sprekkens innvirkning.

Den vedføyede tegning viser skjema-tisk et utførelseseksempel på oppfinnelsen.

Det er i dette eksempel forutsatt at det gjelder en reaktor i hvilken det benyttes naturlig uran og grafitt, som avkjøles ved hjelp av luft. Men oppfinnelsen kan anvendes for en hvilken som helst reaktor som avkjøles ved hjelp av gass.

Reaktoren har en grafittblokk 1 i hvilken det er anordnet kanaler, av hvilke bare en kanal 2 er vist på tegningen. I kanalen 2 er det plasert en uranstav 3. Grafittblok-ken 1 er omgitt av en betongmur 4.

Ved utløpet av kanalen 2 er det anbragt en spesiell sonde 5, som kan ta ut en prøve av kjøleluft. Denne luft passerer gjennom en propp 6 med omgivende hylse 7 til atmosfæren utenfor reaktoren. Et rør 8 leder denne luft til detektoranord-ningen. Det foregår en intermitterende undersøkelse (deteksjon) ved suksessivt å undersøke forskjellige kanaler.

Ved hjelp av et elektrisk koplingsap-parat, som er utstyrt med gjennom-slip-ningskraner og som en helhet er betegnet med tallet 9, kan det mot selve detektoren 10 ledes en hvilken som helst luft-strøm blant luftstrømmer fra en gruppe av kanaler. Hvis denne gruppe omfatter for eksempel 135 kanaler vil varigheten av en undersøkelse som tar 20 sek. pr. kanal, bevirke at en og samme kanal un-dersøkes to ganger i løpet av 45 minutter. Denne tidslengde er hensiktsmessig og til-strekkelig til at man oppdager en riss før denne blir farlig. Apparatets kraner 9 styres av en strømvender 11.

Detektoren er en stråleteller 12, som påvirkes av p-stråler fra fisjonsproduktene og påvirkes lite av |3-partikler fra argon 41 (som opptrer på grunn av at argon 40 i avkjølingsluften aktiviseres og inneholder den største del av den naturlige aktivitet som denne luft får ved å passere gjennom reaktoren) samt av gammastråler. Diskri-minering oppnås ganske enkelt ved passende valg av tellerens veggtykkelse. Telleren er omgitt av et hus 13 til hvilket det ledes gass fra kanalen 2. Telleren måler strålingen fra gassmassen som befinner seg i huset. Gjennom dette hus 13 passerer et bånd 23 som er istand til å filtrere de radioaktive elementer, og dette bånd er slik anordnet at det for hver stillings-veksling av kommutatoren 11 føres frem et stykke svarende minst til husets 13 bred-de, hvilket gjør det mulig at et parti av filteret kan holdes intakt for hver ny ka-nalundersøkelse. En elektronisk innretning, som er analog med de kjente integratorer, forsterker tellerimpulsene og gir disse en elektrisk spenning som registreres på et kontinuerlig arbeidende nedskrivningsap-parat 15. Ved hjelp av en pumpe 16 foregår det en tvangsføring av luft gjennom de nevnte rør og ut gjennom skorstenen 17. De luftvolumer som avgis fra hvert enkelt rør i deteksjonsøyeblikket kan for eksempel være av størrelsesordenen 1 liter/ sek. Et foran detektoren 10 anbragt filter 10 hindrer at detektoren forurenses av støv.

Innretningen arbeider på følgende måte: Hvis avkjølingsluftens aktivitet hol-der seg under en viss verdi, som svarer til det normale maksimum som radioaktiviteten skal kunne anta i denne luft, roterer kommutatoren 11 jevnt og kranene i apparatet 9 blir suksessivt åpnet, hvorved radioaktiviteten i de enkelte kanaler av reaktoren kan måles i kanalenes rekke-følge.

Hvis det i et visst øyeblikk i en av ka-nalene skjer at kjøleluftens aktivitet over-stiger en på forhånd bestemt verdi, vil en kontakt 19 i registreringsapparatet 15 stanse kommutatorens 11 undersøkelses-virksomhet, f. eks. ved å energisere en elektromagnet 22, og sette i virksomhet to varselsapparater, av hvilke det ene er et lydgivende apparat 21 som forteller at kommutatoren er stanset og det annet er et lysapparat 20 som betegner den kanal det gjelder.

En ikke vist anordning som er analog med den foran beskrevne, muliggjør en kontinuerlig prøvetagning i vedkommende kanal og at man kan følge utviklingen av sprekkdannelsen, samtidig som anordningen kan fortsette overvåkningen i de andre kanaler.

Claims (1)

1. Anordning for deteksjon av eventuelle lekkasjer gjennom hylstre som omgir brenneelementer som er anbragt i et stort antall av kanaler inne i en heterogen kjernereaktor, og som avkjøles av gass-strømmer som sirkulerer gjennom reaktoren i varmeutvekslende forhold til de nevnte elementer, hvor de nevnte brennelementer under reaktorens normale funksjon avgir gassformede fisjonsprodukter samt faste fisjonsprodukter som forblir innenfor hylsterne, men som — i tilfelle av at det oppstår sprekk i hylsteret — passerer ut gjennom denne sprekk og inn i gasstrømmen som er i berøring med det sprukne hylster, hvor anordningen innbefatter en eneste detektor for radioaktivitet, ett angiver- og/eller registreringsapparat for vedkommende indikasjoner samt innretninger som suksessivt tar ut gassformede prøver fra de forskjellige kanaler i reaktoren, karakterisert ved at for hurtig og sikkert å lokalisere den kanal, i hvilken det har funnet sted et hylsebrudd, blir de nevnte innretninger satt i virksomhet syklisk med forholdsvis stor arbeidstakt, at detektoren er plasert i et kammer som har stort volum og i gass-strømmens retning er plasert bak et filter, slik at bare de gassformede fisjonsprodukter trenger inn i det nevnte kammer, og at fisjonsproduktene som har kortvarig levetid, får tid nok til i kammeret å danne faste fisjonsprodukter, og at det nevnte kammer likeoverfor den nevnte detektor, inneholder et filtrerende bånd som kan fastholde og konsentrere de faste

   produkter som resulterer av den avtagende radioaktivitet hos de gassformede fisjons-

   produkter 1 det nevnte kammer, samt mekanismer for å bevege det filtrerende bånd gjennom kammeret i en lengde som minst tilsvarer det parti av båndet som befinner seg inne i kammeret hver gang de nevnte innretninger tilfører en neste gassprøve, slik at det fra detektorens forside holdes borte slike faste fisjonspartikler som resulterer fra minskningen av radioaktivi-

   teten i det nevnte kammer av de gassformede fisjonsprodukter som skriver seg fra en bestemt kanal.