NO159626B - Fremgangsmaate og anordning for maaling av fisjonsgasstrykki kjernebrenselstaver. - Google Patents

Description

oreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et måle-

ode for å fastlegge det fisjonsgasstrykk som avgis fra det ndre av kjernebrenselstaver som ikke er utstyrt med

åleinstrumenter og som har nådd en høy strålingsgrad.

å dette fagområde er det kjent at det er mulig å utstyre jernebrenselstaver med instrumenter for å fastlegge stavenes ppførsel under bestråling i en reaktor under utprøvning,

vilket vil si kritiske parameteres variasjon som funksjon av iden.

henhold til kjent teknikk innføres sådanne instrumenter i

e nye staver ved tilvirkningen, hvilket vil si før stavene istalleres i en prøvereaktor og derpå bestråles.

=t er imidlertid også av den største interesse å kjenne

-enseltilstanden i det indre av staver som ikke på forhånd er Litt utstyrt med måleinstrument og som har oppnådd en høy ;strålingsgrad, både i forsøksreaktorer for å være i stand LI å utføre ytterligere, mindre kostnadskrevende og mer nøy-

:tige undersøkelser, og i kraftreaktorer for å få kjennskap

.1 de faktiske brenseltilstander ved et bestemt tidspunkt,

:rlig etter uregelmessig drift eller driftsuhell.

:t gjelder da å utstyre vedkommende utvalgte brenselstaver,

im ikke på forhånd er blitt utstyrt med instrumenter, med et ssende måleinstrument etter at de har vært utsatt for be-

råling, enten i en prøvereaktor eller i en kraftproduser-

de reaktor.

kjent prosess for å utstyre brenselstaver som allerede har

rt i drift en viss tid i en reaktor, med måleinstrumenter,

r ut på å demontere vedkommende brenselstaver i en høyaktiv lie enten helt eller delvis, etter at de er tatt ut fra de aktorer hvor de er blitt bestrålt, samt derpå å sammen-

ille stavene på nytt, fremdeles i en høyaktiv celle, sam-

tidig som de utstyres med et hensiktsmessig instrument (særlig instrumenter for måling av fisjonsgassenes trykk). Denne kjente fremgangsmåte har åpenbart den ulempe at hele staven må sammenstilles på nytt, og dette innebærer omkostninger som i høy grad vil overskride tilvirkningsomkostningene for en ny stav, samt videre det forhold at brenselet og fisjonsgassene i det indre av den nysammenstilte stav etter sammenstillings-prosessen er fullstendig forskjellig fra tidligere, således at de ikke lenger representerer tilstanden i en eldre brenselstav.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en fremgangsmåte som gjør det mulig å unngå åpning av kjerne-brenselstaven ved påføring av instrumentet, således at lek-kasje av radioaktive gasser fra det indre av staven og ut i omgivelsene forhindres, hvilket er av vesentlig betydning ut i fra et driftsikkerhetssynspunkt, og således at tilstanden av gassen og brenselet i det indre av vedkommende stav ikke i vesentlig grad forstyrres under prosessen.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for å måle det indre gasstrykk i en kjernebrenselstav ved hjelp av et målehode med et lukket hylster som bringes til gasstett forbindelse med den ene ende av brenselstaven, hvoretter brenselstavens endeplugg gjennombores.

På denne bakgrunn av prinsippielt kjent teknikk fra

DE-OS 2.835.162 har da fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at brenselstavens endeplugg gjennombores av en borespiss i hylsteret og som påvirkes elektromagnetisk fra utsiden av hylsteret, og en bevegelig del inne i hylsteret forskyves etter gjennomboringen til en stilling som er avhengig av det herskende gasstrykk i det indre av brenselstaven idet denne stilling avføles induktivt på utsiden av hylsteret. Oppfinnelsen omfatter imidlertid også'et målehode for en kjernebrenselstav og innrettet for å måle' det indre gasstrykk i staven, idet målehodet omfatter et lukket hylster for gasstett forbindelse med den ene ende av brenselstaven og hvori det er- anordnet en trykkmåleinnretning samt utstyr for å gjennombore brenselstavens endeplugg.

Dette målehodet har da som særtrekk i henhold til oppfin-

nelsen at utstyret for å gjennombore endepluggen omfatter en elektromagnetisk påvirkbar borespiss, og trykkmåleinnretningen omfatter en bevegelig del inne i hylsteret og som er anordnet og utført slik at dens stilling i hylsteret er avhengig av det herskende gasstrykk i det indre av brenselstaven etter gjennomboringen av dens endeplugg og kan induktivt avføles på

utsiden av hylsteret.

Som vist i den eneste figur på den vedføyde tegning, er

målehodet sammensatt av et sylinderformet metallhyls ter 20 med en diameter som kan være, men ikke nødvendigvis er lik dia-

meteren av endepluggen 14 på den brenselstav 18 som skal forbindes med et måleinstrument, med mulig nedsatt diameter i målehodets øvre del.

Den nedre del av målehodet omfatter en metallplugg 19 sveiset

i punkt 12 til hylsteret 20 samt eventuelt utstyrt med et sylinderformet fremspring som passer inn i en uttagning som på

forhånd er blitt utformet i stavens endeplugg 14 med det for-

mål å oppnå tilfredsstillende innretting og sentrering.

Metallpluggen på'målebåndet 19 er innvendig utboret (blindt

hull) og dette hull utgjør en føring for borespissen 11 mens den fremmates under rotasjon.

Til borespissen 11 og det indre av metallhylsteret 20 er det stivt festet en sylinder av blødt jern og/eller en magnetisk dipol 9 med en midtutboring for gjennomføring av drillspissen samt en diameter som er litt mindre enn innerdiameteren av hylsteret. Det bløte jern og/eller den magnetiske dipol tillater på grunn av kraftvirkning fra et ytre magnetisk felt 10 både aksial og roterende bevegelse av borespissen samt det nødvendige boretrykk for boreprosessen. Jernsylinderen og/eller dipolen er forsynt med en gjennomgående åpen utboring ved 21 for å tillate gjennomstrømning av fissjonsgasser. På det øvre parti av boreverktøyet 11 er det fast anordnet en annen sylinder 7 som utgjør en magnetisk dipol og ved drivvirk-ning av det elektromagnetiske felt 16 tillater rotasjon av boreverktøyet 11 om sin akse, således at den tilsiktede borevirkning kan oppnås. Også nevnte annen sylinder 7 er forsynt med en gjennomgående utboring 8 for å tillate gjennomstrømning av fissjonsgasser. Den øvre ende av boreverktøyet er hensiktsmessig skruegjenget ved 6, og ved kombinert påvirkning fra de elektromagnetiske felter 10 og 16 sørges det for låsing av boreverktøyet så snart boreprosessen er over, idet . verktøyet skrus inn i den muttergjengede uttagning 24 i topp-pluggen 22.

Boresystemet i henhold til oppfinnelsen kan være av vib-rerende art, roterende art, ekspansjonstype, slagtype eller kombinasjon av disse samt også av slagtype med avtettet metallbelg som påvirkes fra utsiden. Den øvre del av målehodet utgjøres av et avtettet rom som inneholder trykkmåleren 3. Sylinderen 23 er sveiset til sylinderen 20 på det avmerkede sted 4.

Trykkbeholderen består fortrinnsvis av en tynn aksialt ettergivende metallbelg 3, som er lukket i begge ender. Den ene ende er forbundet med pluggen 22, som også er gjennomboret for å tillate gjennomstrømning av gass, mens den annen ende er fritt bevegelig. Til den sistnevnte ende er det festet en kjerne 2, som f.eks. utgjør det bevegelige parti (f.eks. i form av ferrox-kube) for en differehsialtransformator 15. En meget tynnvegget rør,

som danner tett forbindelse med sylinderen 23, inneholder

kjernen 2 og skiller denne fra det elektriske parti av differensialtransformatoren. Etter hvert som trykket i det indre av sylinderen 23 øker, trykkes metallbelgen 3

sammen og trekker med seg kjernen 2. 'Denne bevegelse detekteres som en ubalanse i differesialtransformatoren,

som etter en hensiktsmessig kalibrering er i stand til å

direkte angi trykkets størrelse. Røret 1 har to forskjel-

lige funksjoner, nemlig en første funksjon som går ut på kalibrering av differensialtransformatoren ved eventuell innføring av en gass med kjent trykk fra ytterenden av røret 1, samt en annen funksjon (etter at kalibreringer er blitt utført) som gjør det mulig å frembringe i det

indre av hodet en ønsket atmosfære (vakuum eller en hen-

siktsmessig regulert atmosfære). Når det ønskede forhold er oppnådd, tettes røret hermetisk ved punktsveising på

rørets ytterende.

Diameterne av henholdsvis øvre og nedre del av målehodet

kan være innbyrdes forskjellige, og må sammen med hodets høyde være tilpasset de foreliggende prøveforhold.

Som et ikke begrensende utførelseseksempel viser den ved-

føyde en foretrukket utførelse av målehodet, som omfatter en plugg 19, et første rett hylster 20, samt pluggen 22

med åpninger 5 som forbinder det hodeområdet som inne-

holder boresystemet med trykkmålekammeret, et annet lang-

strakt hylster 23 som er tredd i det førstnevnte hylster og sveiset til dette ved eri punktsveis 4. Det sistnevnte hylster har en mindre diameter enn det førstnevnte hylster.

Alle de øvrige henvisningstall har den betydning som er angitt ovenfor. Et særtrekk ved målehodet i henhold til foreliggende oppfinnelse er at det kan sammenstilles, utprøves og kali-breres i et lavaktivt prøverom før hodet sveises til vedkommende brenselstav. Selve prøven utføres ved å inn-føre en inert gass, fortrinnsvis helium, på det angitte sted 1 på tegningen. Det er da mulig å søke etter mulige lekkasjer ved hjelp av et massespektrometer for helium, for derved å fastlegge med sikkerhet om målehodet er tett. Når målehodet således er blitt fremstilt, utprøvet og kalibrert, kan vedkommende hode anbringes i en spesiell standarisert høyaktiv celle hvor den forut utvalgte og bestrålte (og således ytterst aktive) kjernebrenselstav allerede er blitt anbragt, enten den nå er tatt ut av en prøvereaktor eller en kraftreaktor. Påføringen av måleinstrumentet på brenselstaven kan nå utføres ved følgende prosesstrinn. a) en kjernebrenselstav med høy bestrålningsgrad innføres i en høyaktiv celle,

b) en av stavens endeplugger utjevnes,

c) et blindt sentreringshull bores i et valgt området av

stavens endeplugg,

d) brenselstaven festes til målehodet,

e) brenselstaven og målehodet sammensveises,

f) et eller flere, fortrinnsvis to, ytre elektromagnetiske felter opprettes for å gjøre boreprosessene mulig, mens instrumentene gjøres klar for å måle gasstrykket i det indre av målehodet, g) målehodets nedre ende og stavens endeplugg gjennombores samtidig , og, h) borespissen trekkes tilbake og fastholdes slik at borehullet etterlates fritt..

I henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte finner

utboring av målehodets endevegg og brenselsstavens endeplugg sted samtidig ved rotasjon og fremoverrettet bevegelse av et boreverktøy ved hjelp av utvendig påførte elektromagnetiske felter. Den aksial fremføring av borespissen kan enten være jevn eller med en overlagret aksial vibrasjon.

I henhold til en modifikasjon av foreliggende oppfinnelsen kan den samtidige utboring av målehodets endevegg og brenselsstavens endeplugg finne sted ved dreining av staven sammen med endepluggen, mens et ytre magnetisk felt låser borespissen i en fast stilling, således at borehullet frembringes ved kombinert dreiebevegelse og aksial frem-føring av staven. Brenselstaven som således er påført et måleinstrument, er nå klar for å føres inn på nytt i en prøvereaktor, for der enten å utsettes for en ny bestrålings-prosess eller for en effektutvikling. Sammenstillings-metoden i henhold til oppfinnelsen kan oppnås med målehodets komponentdeler i motsatt rekkefølge eller med en annen utformning enn beskrevet her samt vist på tegningen.

Målehodet i henhold til foreliggende oppfinnelsen kan anvendes ved kjernebrenselstaver som har oppnådd lav, middels eller høy bestrålingsgrad og kommer fra kjerne-reaktorer (BWR, PWR, hurtigreaktorer, CANDU og andre)

eller fra forskningsreaktorer.

Det ovenfor beskrevne målehode i henhold til oppfinnelsen kan være forsynt med et antall forskjellige måleinstrumenter, slik som ekstensiometere, instrumenter for forskyvnings-måling og andre.

Målehodet i henhold til oppfinnelsen kan ikke bare anvendes

for måling av fissjonsgassutslipp for forskningsformål,

men også ved brenselovervåkning og brenselbehandling ved drift av kraftreaktorer. Ved brenselovervåkning menes alle prosesser som utføres under.drift, av en kraftstasjon i perioder hvor kraftstasjonen er utkoblet, og som har som formål å vurdere brenselets tilstander i forbindelse med sikkerhetsforhold. Under normale utkoblingsperioder for vedkommende kraftstasjon (eller umiddelbart etter et uhell har funnet sted eller reaktordriften er uregelmessig), vil det da være mulig å fjerne sammen med brenselovervåknings-elementene, en oppdelt brenselstav (med hensikt innført i vedkommende reaktor) eller en hel brenselstav som et målehodet av foreliggende art kan forbindes med. Brenselstaven med målehodet påført gir ikke bare umiddelbart trykkverdien av de gasser som slippes inn i det indre av målehodet, men kan også bringes inn i en spesialkonstruert reaktor og der utsettes for en effektutviklingsprøve for å fastlegge sansynlighetsgraden for brudd, samt således få en anvisning om stavens evne til å forbli upåvirket ved et driftsuhell.

De tekniske prosesstrinn som er beskrevet ovenfor kan også anvendes ved kjemiske anlegg med.en viss sikkerhetsrisiko, slik som anlegg for behandling av eksplosive og flambare gasser, eller anlegg hvor giftige væsker håndteres samt lignende tilfeller, i de tilfeller hvor det er ønskelig under drift av vedkommende anlegg å innføre et nytt måleinstrument eller eventuelt en stikkprøvesamler, eller hvilket som helst annet utstyr for å kjenskap til drifts-parametre som ikke har kunnet fastlegges på forhånd ved den konstruktive planlegging, eller som det er ønskelig å få kjenskap til. i tilfelle driftsforstyrrelser i.vedkommende anlegg.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for å måle det indre gasstrykk i en kjernebrenselstav ved hjelp av et målehode med et lukket hylster (20) som bringes til gasstett forbindelse med den ene ende av brenselstaven (18), hvoretter brensels tavens endeplugg gjennombores, karakterisert ved at brenselstavens endeplugg (14) gjennombores av en borespiss (11) i hylsteret (20) og som påvirkes elektromagnetisk fra utsiden av hylsteret (20), og en bevegelig del (2) inne i hylsteret forskyves etter gjennomboringen til en stilling som er avhengig av det herskende gasstrykk i det indre av brenselstaven (18), idet denne stilling avføles induktivt på utsiden av hylsteret.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at borespissen (11) trekkes tilbake etter gjennomboringen av endepluggen (14) for å frilegge den dannede gjennomboring.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at borespissen (11) er anordnet både aksialt forskyvbart og dreibart.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at en nedre endeplugg for målehodets hylster (20) og brenselstavens endeplugg (14) gjennombores samtidig ved rotasjon og aksial fremføring av borespissen (11) ved hjelp av ytre elektromagnetiske felter.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at den aksiale fremføring av borespissen utføres som jevn bevegelse eller overlagret en vibrasjonsbevegelse i aksial retning.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at samtidig gjennomboring av hylsterets nedre endeplugg og brenselstavens,endeplugg finner sted ved å dreie brenselstaven sammen med sin plugg, mens et ytre magnetfelt fastholder borespissen i uforanderlig stilling og borehullet dannes ved kombinert rotasjonsbevegelse og aksial forskyvning av brenselstaven.

7. Målehode for en kjernebrenselstav innrettet for å måle det indre gasstrykk i staven, idet målehodet omfatter et lukket hylster (20) for gasstett forbindelse med den ene ende av brenselstaven (18) og hvori det er anordnet en trykkmåleinnretning samt utstyr for å gjennombore brenselstavens endeplugg, karakterisert ved at utstyret for å gjennombore endepluggen (14) omfatter en elektromagnetisk påvirkbar borespiss (11), og trykkmåleinnretningen omfatter en bevegelig del (2) inne i hylsteret (20) og som er anordnet og utført slik at dens stilling i hylsteret er avhengig av det herskende gasstrykk i det indre av brenselstaven (18) etter gjennomboringen av dens endeplugg (14) og kan induktivt avføles på utsiden av hylsteret.

8. Målehode som angitt i krav 7, karakterisert ved at.borespissen (11) er anordnet for å trekkes tilbake etter gjennomboringen av endepluggen (14), for derved å frilegge den dannede gjennomboring.

9- Målehode som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at borespissen (11) er anordnet aksialt forskyvbar samt dreibar.

10. Målehode som angitt i krav 9, karakterisert ved at en jernsylinder (9) og en sylinderformet magnetisk dipol (7) begge er stivt forbundet med borespissen samt anordnet for å drives av hvert sitt ytre elektromagnetiske felt (10,16) for å frembringe nevnte aksiale forskyvning og dreining.

11. Målehode som angitt i krav 10, karakterisert ved at såvel jernsylinderen (9) som dipolen (7) har en diameter som er noe mindre enn innerdiameteren av hylsterets tilsvarende del, som også er sylinderformet utført, samt er forsynt med aksiale utboringer.

12. Målehode som angitt i krav 7, karakterisert ved at hylsteret også er forsynt med en endeplugg (19), som oppviser et fremspring av sylindrisk form som passer inn i en tilsvarende utsparing i kjernebrenselstavens endeplugg, idet hylsterets endeplugg (19) og dens fremspring er utført med en blind utboring som utgjør føring for bevegelse av borespissen (11).

13- Målehode som .angitt i krav 7, karakterisert ved at trykkmåleinnretningens bevegelige del (2) er utført med en aksialt elastisk metallbelg (3), som er lukket i begge ender og hvis ene ende er fast anordnet, mens belgens motsatte ende er fritt bevegelig samt påført et kjernestykke (2) som utgjør en bevegelig del av en variabel induktans (15).