SE458322B - Maethuvud med maetinstrument foer att maeta trycket hos klyvningsgaser, som frigoeres i en kaernbraenslestav - Google Patents

Description

458 322 -2- varigenom tillstandet hos gasen och bränslet i stavens inre icke nämnvärt störes. Detta möjliggöres genom utformning av mäthuvudet enligt patentkravets 1 kännetecknande del.

Mäthuvudet enligt uppfinningen är sammansatt av tva huvuddelar, nämligen en nedre del innehållande borranordningen och en övre del inne- hållande en tryckmätningsanordning, vilka delar tillsammans bildar ett lang- sträckt hermetiskt tillslutet metallhölje som är slutet vid bada ändar. Detta hölje medan det ännu är tillslutet svetsas till en ände pa bränslestaven, och när svetsningen är avslutad och inspekterad, blir det möjligt att utföra borrning av bränslestaven medelst verktyg belägna i det inre av den nedre delen av mäthuvudet varigenom klyvningsgasen kan strömma fran bränslesta- ven till mäthuvudet, i vilket ett instrument, som tidigare anordnats i inäthuvudets övre del, gör det möjligt att mäta nämnda tryck.

Mäthuvudet är i sitt inre (i den nedre delen) utrustat med en lämplig borrspets och med en anordning som möjliggör rotation och/eller partiell rörelse hos borrspetsen (partiell förskjutning för utförande av sam- tidig borrning av bade mäthuvudets motten och proppen i bränslestaven) samt med en stoppanordning, som när borrningen har avslutats stoppar borrspetsen i ett sådant läge att det borrade halet lämnas fritt. Vid den övre delen av mäthuvudet har installerats ett speciellt instrument, som mäter (och överför till en på avstånd belägen plats) variationen i trycket, som orsakas av inflödet av klyvningsgaserna som kommer fran bränslestaven. Organen, som möjliggör rotation och/eller partiell förskjutning, bestar lämpligen av en järncylinder och/eller en magnetisk dipol fästad vid borrspetsen och driven av ett eller tva elektromagnetiska fält. ” Pa bifogade ritning visas i sektion en utföringsform av uppfin- ningen.

Mäthuvudet är sammansatt av ett cylindriskt, metalliskt hölje 20. med en diameter, som (men icke nödvändigtvis) är lika med diametern hos en propp 14 i bränslestaven 18 som skall förses med instrumentet, och höljets diameter är eventuellt reducerad i den övre delen.

Den nedersta delen av mäthuvudet är sammansatt av en metall- propp 19, som vid punkten 12 är svetsad vid höljet 20, och vilken propp kan ha ett cylindriskt utsprang som kan införas i en urtagning som tidigare upptagits i proppen lä för att tillfredsställande lägesfixering och centrering skall uppnås. Metallproppen 19 är försett med ett genomgående hal, och detta hal tjänstgör som styrning för borrspetsen ll, när den roterar och matas framat.

Vid borrspetsen ll och i det inre av metallhöljet 2D är fästad en cylinder av mjukjärn och/eller en magnetisk dipol 9 med en central urborrning 458 322 _3_ som omgiver borrspetsen och har en diameter som är nagot mindre än höljets innerdiameter. Mjukjärnscylindern och/eller den magnetiska dipolen gör det möjligt att åstadkomma (pa grund av kraften fràn ett elektromagnetiskt fält 1D) bade borrspetsens axiella rörelse och dess rotationsrörelse och det nödvändiga trycket för borrverkan. Cylindern och/eller dipolen är urborrade vid 21 för att möjliggöra strömning av klyvningsgaserna därigenom. Vid den övre delen av borrspetsen ll är fästad en annan cylinder 7, som är en magnetisk dipol, som genom verkan från ett elektromagnetiskt fält 16 bringar spetsen ll att rotera, varigenom erhålles den erforderliga borrverkan. Även den andra cylindern 7 är genomborrad vid 8 för att möjliggöra genomstríjm- ning av klyvningsgaser därigenom. Den övre änddelen av spetsen är lämpligen skruvgängad vid 6 och bildar genom den samtidiga verkan av de elektro- magnetiska fälten 10 och 16 anordningen för att stoppa borrspetsen, när borrningen är slutförd, varvid borrspetsen skruvas i en gängad urtagning vid 21» i en övre propp 22.

Borranordningen är enligt uppfinningen kan vara av vibrationstyp, roterande typ, expansionstyp, stötborrtyp eller kombinationer av dessa typer och även av stötborrtyp med en metallbälg som påverkas utifrån.

Den övre delen av mäthuvudet utgöres av det täta hölje, som innesluter tryckmätaren 3. Cylindern 23 är svetsad vid cylindern 20 vid 4.

Tryckmätaren består företrädesvis av en tunn, axiellt elastisk metallisk bälg 3 som är tillsluten i bada ändar. Ena änden av bälgen sammanhänger med proppen_22, vilket även är genomborrad för att tillåta gaserna att strömma därigenom, medan den andra änden är fritt rörlig. Vid sistnämnda ände är fästad en kärna 2, som utgör den rörliga delen av en differentialtransforma- tor 15. Ett mycket tunnväggigt rör l, som är tätt sammanfogat med cylindern 23, innehåller kärnan 2 och skiljer denna fran elektriska delen av differential- transformatorn. När trycket i det inre av cylindern 23 ökas, förkortas metallbälgen 3 och förflyttar kärnan 2. Denna rörelse medför en obalans i differentialtransformatorn, som vid lämplig kalibrering direkt indikerar stor- leken av trycket. Röret l har tva olika funktioner, varvid den .första funktionen är att möjliggöra kalibreringen av differentialtransformatorn genom att en gas med känt tryck införes genom röret 1, och den andra funktionen (sedan kalibreringen utförts) består i att i mäthuvudets inre åstadkomma en önskad atmosfärisk miljö (vakuum eller nagon lämpligt kontrollerad atmosfär). När de önskade förhållandena har uppnåtts, tillslutes röret 1 hermetiskt genom punktsvetsning i sin övre del. 458 322 -4- Diametrarna hos de övre och nedre delarna av mäthuvudet kan vara olika längs mäthuvudets höjd i beroende av de speciella experimentella förhållandena.

Den pa bifogade ritning visade utföringsformen av uppfinningen innefattar salunda en propp 19, ett första hölje 20 och proppen 22 med öppningar S, vilka förbinder utrymmet, som innesluter borranordning, med den tryckmätande kammaren, ett andra längre hölje 23 inpassat i det förutnämnda höljet och svetsat vid detsamma vid 4, vilket sistnämnda hölje har en diameter som är kortare än diametern hos det förstnämnda höljet. De andra hänvisningsbeteckningarna har förklarats i det föregående. ru.

Ett kännetecken för mäthuvudet enligt uppfinningen består i att det kan sammansättas, provas och kalibreras i ett kallt laboratorium innan det svetsas vid bränslestaven. Provet utföres genom att man inför en inert gas, företrädesvis helium genom röret l. Därigenom är det möjligt att fastställa eventuella läckor med en mass-spektrometer för helium för att kontrollera tätheten. När mäthuvudet sålunda har konstruerats, provats och kalibrerats, införes mäthuvudet i en varm cell, i vilken en bestrâlad (och sålunda ytterst aktiv) bränslestav har redan införts från en provreaktor eller en effektreaktor. Själva anslutningen av mätinstrumentet till bränslestaven kan försiggà i följande pa varandra följande steg: a) bränslestaven med hög stràlningsintensitet införes i en varm cell, I - b) stavens ena propp tillplattas, c) ett centreringshàl borras genom en del av proppen i bränsle- staven, d) staven fästes vid mäthuvudet, e) staven och mäthuvudet samrnansvetsas, f) ett eller flera, företrädesvis tva, yttre elektriska fält anordnas för att möjliggöra borroperationerna, och instrumentet beredas för mätning av trycket i det inre av mäthuvudet, g) rnäthuvudets botten och proppen i bränslestaven borras sam- tidigt, h) borrspetsen drages tillbaka och läses så att den lämnar det borrade hålet fritt.

Enligt uppfinningen sker den samtidiga borrningen av mäthuvudets bottenvägg och proppen i bränslestaven genom att borrspetsen bringas att rotera och förskjutas framåt under påverkan av yttre elektromagnetiska fält.

Den axiella förflyttningen av borrspetsen kan antingen vara kontinuerlig eller 458 322 -5_ ske med samtidig axelvibration.

Enligt en modifikation av uppfinningen kan den samtidiga borr- ningen av mäthuvudets bottenvägg och proppen i bränslestaven ske genom att brënslestaven med proppen bringas att rotera, medan ett yttre magnetiskt fält låser borrspetsen i ett fast läge, varvid hålet bildas genom att rotations- rörelsen kombineras med axiell förskjutning av bränslestaven.

Den med ett mätinstrument utrustade bränslestaven är nu färdig för att på nytt införas i en provreaktor för att utsättas för en ny bestrålning eller för en reaktivitetsramp. Sammansättningen enligt uppfinningen kan utföras med huvuddelarna i omvänd ordning eller i annan ordning än som här beskrivits och illustrerats på ritningen. w Mäthuvudet enligt uppfinningen kan användas för kärnbränslesta- var vilka har uppnått låg, genomsnittlig eller hög strålningsintensitet och kommer från effektreaktorer (kokarreaktorer, tryckvattenreaktorer, snabba reaktorer, CANDU-reaktorer och andra) eller från forskningsreaktorer.

Det beskrivna mäthuvudet enligt uppfinningen kan utrustas med ett antal olika mätinstrument såsom utvidgningsmätare, förskjutnings- mätande instrument och andra.

Mäthuvudet enligt uppfinningen kan användas icke endast för mätning av frigöring av klyvningsgas för forskningsändamâl men även för bränsleövervakning och processer för drift av effektreaktorer. Med bränsle- övervakning menas alla de processer, som användes under drift av en kraftstation under den tid då stationen är avstängd, och vilka har till ändamål att fastställa tillstånden hos bränslet i samband med säkerhetsfakt-örer.

Under den normala periodiska avställningstiden för kraftstationen (eller omedelbart efter en olycka eller efter det driften varit oregelbunden) är det möjligt att avlägsna tillsammans med bränsleövervakningselementen en seg- menterad bränslestav (som med avsikt införts i ifrågavarande reaktor) eller en hel bränslestav, på vilken mäthuvudet kan anbringas. Bränslestaven tillsammans med det därpå anbragta mäthuvudet indikerar omedelbart värdet av trycket hos gaserna som frigjorts i dess inre men kan även överföras till en speciell anordnad reaktor och däri utsättas för ett prov med reaktivitetsramp för att bestämma storleken av sannolikheten för brott och sålunda erhålla en indikation av dess förmåga att förbli opåverkad i händelse av en olycka.

De ovan beskrivna åtgärderna kan även användas vid kemiska anläggningar utsatta för stora risker såsom sådana i vilka explosiva och brännbara gaser hanteras eller sådana i vilka giftiga vätskor behandlas och liknande förhållanden, varvid det är önskvärt att under anläggningens drift 4.58 322 -5- införa antingen ett nytt mätinstrument eller en provtagningskran, eller närhelst det är önskvärt att känna någon parameter, som icke förutsatt s vid planeringen, eller som det är önskvärt att känna í händelse av felfunktlon hos anläggningen.

Claims (6)

458 322 PATENTKRAV

1. Mäthuvud för en kärnbränslestav för mätning av dennas tryck med ett slutet hölje vilket är gastätt förbundet med kärnbränsle- stavens ena ände och i vilket finnes en tryckmätanordning samt en anordning för genomborrning av kärnbränslestavens förslutningspropp, k ä n n e t e c k n a t därav, att anordningen för genomborrning av förslutníngsproppen (14) uppvisar en elektromagnetisk drivbar borrspets (ll) samt att tryckmätanordningen omfattar en inuti höljet (20) röiïlíg del (2) vars läge beror pa av det efter genomborrandet av förslutninge- proppen (14) i det inre av kärnbränslestaven rådande trycket samt bestämmas índuktivt utanför höljet (20).

2. Mäthuvud enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att borrspetsen (ll) är anordnad att kunna dragas tillbaka efter genom- borrandet slutproppen (14) för frigivande av den astadkomna borrningen.

3. Mäthuvud enligt krav Z eller 3, k ä n n e t e c k n a t av av en järncylínder (9) och en magnetisk dipol (7) vilka bada är stelt förbundna med borrspetsen (ll) och vardera kan utsättas för ett yttre magnetiskt fält (10, 16) för alstrande av den axíella förskjutningen och rotationen. ' i

4. Mäthuvud enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att järncylindern (9) och dipolen (7) har en diameter som är nagot mindre än innerdiametern hos det i detta omrâde likaledes cylindriskt utformade höljet (20) samt är försedda med axiella borrningar.

5. Mäthuvud enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att höljet är försett med en pr0pp (19) vilken uppvisar ett utsprâng med cylindrisk form vilket passar i en motsvarande ursparning i kärn- bränslestavens propp, samt att proppen (19) och dess utsprâng är försedd med en blindborrning vilken ger en styrning för borrspetsens (ll) rörelse.

6. Mäthuvud enligt krav l, k ä n n e te c k n a t därav, att tryckmätanordningens rörliga del är utformad på en axiellt rörlig metallbälg (3) vilken är sluten i bada ändar och vars ena ände är fix medan dess andra ände är fritt rörlig varvid en kärna (2) vilken bildar den rörliga delen i en differentialtransformator (15), är fäst vid den rörliga änden.