SE459291B - Anordning och foerfarande foer kontroll av kapslarnas taethet hos kaernbraensle - Google Patents

Description

459 291 10 15 20 25 30 -35 40 att erhålla signifikativa resultat.

Det är tidigare känt (FR-A-2 389 202) ett förfarande för kontroll av kapslarnas täthet hos en kärnbränslepatron enligt vilket : man placerar patronen i en behållare ned- sänkt i en skyddsbassäng ; man låter en fluid cirkulera igenom behållaren medförande gasformiga klyvningsprodukter som eventuellt läcker ut genom defekterna ; och man mäter aktiviteten hos fluidet som strömmar ut ur behållaren. An- ordningen beskriven i denna skrift innefattar värmeplattor integrerade med behållaren, vilka möjliggör att snabbt med- föra till den erforderliga temperaturen de patroner som endast har en liten restvärmeeffekt. Den innefattar lika- ledes organ möjliggörande att utföra kontrollen antingen genom insugning av vatten som spolar patronen, eller genom extraktion av gasbubblor.

Uppfinningen syftar till att framtaga ett förfarande och en anordning som möjliggör att mäta, samtidigt eller successivt, halten av vattenlösliga klyvningsprodukter och halten av gasformiga klyvningsprodukter praktiskt taget i reel tid. Uppfinningen syftar också till att möjliggöra att erhålla mätningar som ger en uppskattning av geometrin hos defekten.

I detta syfte föreslås enligt uppfinningen ett för- farande av det ovan beskrivna slaget kännetecknat av att man samtidigt inför, för att bilda fluidet, vatten och inert gas vilka man separerar vid utloppet från behållaren, man låter vattnet och den inerta gasen cirkulera slingor för att detektera och att i olika , samtidigt och kontinuerligt, dels de vattenlösliga klyvningsprodukterna,.dels klyvningsproduk- terna medförda av gasen. Man upprätthåller med fördel en konstant volym i slingan. Vattnet och gasen är med fördel blandade genom att man inför dem separata nedtill i be- hàllaren och genom att låta dem tillsammans genomströmma ett homogeniseringsfilter innan man låter patronen genom- strömmas av blandningen. _ Uppfinningen föreslår också'en detekteringsanordning innefattande en cell med dubbla väggar avsedd att nedsänkas vertikalt i en bassäng och att upptaga en behållare med bränslepatron, varvid cellen innefattar organ för reglering av vattennivån inuti den dubbla väggen och organ för att fauna. . _,____,, .nmnhA-.w . ~ _,,.,ï..,.,._t “av-mun- ...n »w- 10 15 20 ZS 30 35 40 5 i 459 291 bringa vatten och gas att cirkulera under spolning av patronen i en krets innefattande organ för mätning av aktiviteten, kännetecknad av att kretsen innefattar en vattenslinga och en gasslinga vilka i behållaren har en ä gemensam del innefattande ett homogeniseringsfilter place- rat nedtíll i behållaren och organ för att injektera vatt- net och gasen i behållaren nedanför filtret.

Denna anordning möjliggör att upprätthålla mycket reproduktíva kontrollförhållanden, särskilt vad beträffar de fysikaliska parametrarna (temperatur, tryck, tidsför- dröjning). Med utgångspunkt från de uppmätta värdena och fràn deras utveckling härleder man en relaxationskinetik som möjliggör att bedöma beskaffenheten av felet och lika- ledes dess betydelse.

Uppfinningen kommer att förstås bättre vid genomläs- ningen av den följande beskrivningen av en speciell ut- rnxr. .. föringsform, given som ett ej begränsande exempel, med hän- visning till bifogade ritningar.

Fig. 1 är ett principschema som visar en cell med dubbla väggar tillhörande anordningen enligt uppfinningen, visad i snitt efter ett vertikalplan genom anordningens axel; Fig. Z är en detaljvy i större skala visande den nedre delen av cellen i fig. l; Fig. 3 är ett cirkulationsschema för.fluiderna i anords ningen; _ Pig. 4a, §b,och 59 visar vattenniván i cellen för flera arbetsfaser.

Anordningen som kommer att beskrivas med ett utförings- exempel innefattar en utdrivningscell 10 (fig. 1 och 2) med en allmän beskaffenhet liknande den beskriven i skriften FR-A-2 389 202, förbunden med en cirkulations- och mätkrets innefattande en vattenslinga 12 och en gasslinga 14 (fig.3);" f. -fëirl .-,-.'.".-.'.ši.-ur..fäää-ëqníá-A-nëlßfirfiw : Cellen 10 är avsedd att placeras på botten i en bio- logisk skyddsbassäng försedd med för detta ändamål juster- bara ben 16. Cellen innefattar en yttre konstruktion med två vertikala koaxiella cylindriska väggar 18 och 20, av- gränsande ett ringformigt utrymme 22, förbundna genom en bottenplatta fast förenad med en sockel 24 försedd med fötter. En platta 26 förbinder de övre ändarna av väggarna -rzz-Å iIflFEi-rf ' s 459 291 10 15 20 25 30 35 40 stift för kvarhållning till sockeln 24 (fig. 2). 'och behållaren är på plats trycker behållarens tyngd samman 18 och 20. Uppningar 28 i den undre delen hos väggarna 18 och 20 lämnar plats för vatten från bassängen. Ett anslut- ningssstycke 30 förbundet med den övre änden av det ring- formiga utrymmet 22 är avsett att tillföras gas genom en böjlig ledning 31.

Plattan 26 är avsedd att tjäna som stöd för en vatten- tank 32 utgörande den övre delen av en behållare 34a:Eör mot- tagande av en bränslepatron som skall kontrolleras (visad schematískt vid A). Vattentanken är försedd med ett anslut- ningsstycke 33 avsett för att anslutas till en vattenutlopps- ledning 34. Den nedre delen hos vattentanken är föïbufldefl med en stel rörformig konstruktion 35 som är förlängd uppåt med en del 36 som är utvidgad för att underlätta införandet av bränslepatronen och som är förlängd nedåt med en cylinder- konisk änddel 37 genomborrad med en axiell öppning 38. På änddelen 37 vilar en platta 40 för att uppbära patronen, genomborrad med ett centralt hål av stor diameter som till- låter passeringen av en blandning gas-vatten för spolning av patronen, som kommer att visas längre fram. Ãnddelen 37 är anordnad att upptaga gasen och I vätskan avsedda för spolning av patronen innehållen i cellen och att blanda dessa intimt. För detta ändamål inne- fattar den ett vattenintag 42 och ett gasíntag 44 mynnande i ett smalt ringformigt område avgränsat av väggen hos änd- delen 37 och en vägg 46 parallell med den förstnämnda väggen.

Gas och luft som införs bör sålunda strömma runt väggen 46. för att komma till ett inloppsfilter 48 i behållaren, varvid filtret innehåller en emulsionsbildande massa 50 som kan vara av exempelvis metalltrådsduk.

Sockeln 24 uppbär en avstängningsanordning avsedd för att separera det inre av behållaren från vattnet í bassängen då behållaren är på plats. Denna anordning innefattar en plugg 52 utsatt för verkan av en tillslutningsfjäder 54.

Fjädern 54 stöder mot en platta 56 försedd med glidbara Då cellen 5 fjädern som bibehåller pluggen pålagd och för övrigt tillåter att kompensera för differentiella expansioner. behållaren tillsammans med cellen är fjädern in komprímerad av stödet Om man lyfter te längre i plattan S6 på bottnen i bassängen. 10 15 Z0 ZS 30 35 40 5 459 291 Behållaren kan sålunda tömmas när den lyfts.

Behållaren innefattar slutligen ett avtagbart lock S8 för att möjliggöra införandet och borttagandet av patronen.

Detta lock är försett med ett centralt rör 60 för utström- ning av gaser och ett lufthål 62 (fig. 1). Locket är van- , ligtvis avsett att öppnas genom translation, exempelvis genom verkan av ett kolvdon 64 (fíg. 3).

Den rörformiga konstruktionen 35 avgränsar, tillsammans med väggen 18, ett ringformígt utrymme 66 som, liksom ut- rymmet 22, efter gottfinnande kan vara fyllt med vatten eller tvärtom gas under utdrivning av vattnet genom in- strömning av ínert gas under tryck genom anslutnings- stycket 30. Gasen strömmar sålunda direkt in i utrymmet 22.

Den passerar i utrymmet 66 genom hål 70 anordnade i den övre delen av väggen 18. Ersättandet av vattnet med gasen i ut- rymmena 22 och 66 minskar patronens värmeförluster till vattnet i bassängen och möjliggör att reglera den uppnådda 1 temperaturen genom verkan av restvärmeeffekten mätt av sonder 68.

Någon tätningsanordníng är inte nödvändig ty de inre och yttre trycken verkande.på cellen"är lika stora. Stöden - I säkrar en tillräcklig tätning för att undvíka_en skadlig blandning av vatten från analyskretsen med vatten frân' bassängen.

Slutligen är det möjligt att på behållarkroppen anordna elektriska värmeelement i den mån man önskar kunna accele- rera temperaturuppgången hos.bränsleenheterna som skall ._ unna." kontrolleras.

Cellen.viéad.i fig. 1 och 2 kan anslutas till en krets f av det slaget som visas i fig. 3. I Vattenslingan 12 i denna krets bildar ett slutet kompë lex försett med en cirkulationspump 72 i riktningen visad med pilen fo. Pumpen 72 liksom alla andra kretselement utom ä cellen 10 är placerade ovanför.vattennivån í bassängen och i en biologisk skyddsinneslutning, innefattande_t.ex. bly- plåtar. Slingan innefattar en förvärmare 74, i regel ett motstånd, och en kylare 76 som arbetar, exempelvis, med vatten härrörande från en yttre krets och återförd till bassängen. Organ, ej visade, möjliggör att reglera verkan av förvärmaren och kylaren och att sålunda upprätthålla en IufiAlum-n .u ' 459 10 15 20 25 30 35 40 val29te1Inperatur med precision. Slingan 12 innefattar också en provtagningsapparat 78, som inte kommer att beskrivas då den kan vara av känt slag, och en anordning för kontinuer- lig mätning av aktiviteten. Denna anordning kan innefatta en detektor 80 som mäter strålningen utsänd av vattnet som uppfyller en shuntkopplad kammare 8Z*försedd med avstäng- ningsventiler, vilket möjliggör att isolera en känd och konstant provtagningsvolym. Kammaren 82 bör vara utförd så att den minskar beläggningarna av aktiveríngsprodukterna.

Den skall vanligen vara polerad invändigt och bestå av anodiserat aluminium. Detektoranordníngen i vattenslingan 12 bör vara avsedd för att mäta aktiviteten av de vattenlösliga klyvningsprodukterna, vilka väsentligen kommer att vara jod 131 för bränslepatronerna med kort kylningstid och cesium- isotoperna 134 och 137 för patronerna underka stade en lång kylning.

Slutligen innefattar slingan 12 extra organ som möjlig- gör att fylla den med avsaltat vatten och att tömma den.

Gasslingan 14, monterad mellan röret 60 och anslut- níngsstycket 44, innefattar i följd en kondensor 84 med expansionsverkan (eller ett motsvarande verkningssystem, t.ex. en absorptionstork) som möjliggör att avlägsna de kondenserbara ángorna och en vattenstoppande backventíl 86.

Slingan 14 innefattar vidare en sugpump 88 och en gamma- strâlningsdetektor 90. En förbikopp1ing.av kretsen, kort- slutande pumpen (med punktstreckade linjer i fig. vänds när man.önskar taga gasprover. Den möjliggör successivt.företa följande operationer: 3), an- att - evakuera luft.innehâllen í en provtagningsflaska - fylla flaskan, i vilken har skapats ett vakuum, med gas cirkulerande i slingan.

Tömnings- och fyllningsoperationerna av flaskan kan lätt automatiseras, vilket möjliggör att bevara en god re- producerbarhet av de fysikaliska parametrarna (tryck, volym och temperatur) från en provtagning till en annan, utan att riskera fel beroende på inblandningen av en operatör. möjliggör säkerheten förenad med automatiseringen av s met att utföra provtagningarna utan att behöva anordna handskbox.

Vidare yste- en Gammastrálningsdetektorn 90 kan vara av känd typ. Den 10 15 20 25 30 35 40 437 ¿7| bör vara avsedd för att tillåta den oberoende mätningen av halten xenon 133 och av krypton 85. Man kan särskilt an- vända en detektor utnyttjande en scintillationskristall 94 med natriumjodid som är ansluten till en flerkanalsanalysa- tor. Slingan kan kompletteras med ett gasuttag 96 som möjliggör att begränsa gasförlusterna genom lufthàlet under höjningen av temperaturen.

Slutligen innefattar kretsen en krets för reglering av värmeisoleringen vid utrymmena 22 och 66. Denna reglering utförs genom inströmning eller utströmning av inert gas (t.ex. kväve) genom respektive ventiler 98 och 100 aktive- rade vid behov.

Genomförandet av förfarandet enligt uppfinningen kan 7 utföras enligt olika sekvenser. Det som kommer att beskrivas nu förefaller vara det mest fördelaktiga i de flesta fall.

När en bränslepatron är på plats i cellen 10 genomför man fyllningen av slingorna och cirkuleringen av fluiderna.

Vattenslingan 12 och komplexet i cellen fylls genom cirkulering med hjälp av pumpen 72. Gas införs sedan genom röret 60 ända tills den strömmar ut genom öppningen 62 (fíg. 43). Utströmningen av gasbubblorna genom öppningen 62 svarar mot ett bestämt tryck inuti slingan 14. Sá snart man har säkrat detta tryck släpper man ut, medelst ventilen 96, en gasmängd vald av operatören för att höja den fria ytan till en förutbestämd höjd h ovanför öppningen 62 (fig. 4b). En höjd ho av ungefär 40 mm är vanligen tillräcklig. Den möj- liggör att undvika, vid normalt uppträdande arbetstempera- turen, gasutströmningen genom öppningen 62. Följaktligen förblir vatten- och gasmassorna innehàllna i respektive slingor konstanta (om man undantager gastillströmningen framkallad genom avluftníngen av vattnet innehållet i cellen 10).

Vattnet och gasen cirkuleras sålunda i slingorna 12 och 14 och förvärmaren regleras samtidigt så att temperaturen uppmätt av givarna 68 uppnår en bestämd nivå. Så snart arbetstemperaturen har uppnåtts stabiliseras den fria ytan på en nivå över den tidigare nivån, motsvarande exempelvis hï = 15 mm (fig. 45). I händelse av överexpansion av gas i slingan 14 förblir de inre och yttre trycken i jämvikt på grund av att det då sker gasutströmning genom öppningen 62 . . . .men-_- lO 15 20 25 30 35 459 291 om man uppnår hi = 0.

Blandningen av vatten och gas som spolar bränslepatronen uppdelas i den utvidgade delen 36 skyddad av ett vattenlàs. Gasen àtersamlas i den övre delen av vattentanken 32. Då öppningen 62 är på en nivà ovanför anslutningsstyckets 31 nivå kan det inte ske passage av gas i vattenslingan 12. Med andra ord är anslut- ningsstycket 33 alltid skyddat av ett vattenlàs.

I vattenslingan möjliggör detektorn 80 att mäta aktiviteten hos varandra följande isolerande prov i räknekammaren 82.' Detektorn 80 och den förbundna kammaren 82 är i allmänhet laboratoriekalibrerade för att möjliggöra att jämföra aktivitets- variationerna som funktion av tiden för klyvningsprodukterna härrörande fràn bränslepatronen och variationssambandet för en känd kalibrerad lösning. En senare kontroll, utanför slingan, kan göras av provtagna prover med apparaten 78.

På samma sätt kan detektorn 94 användas för att bestämma tidsförloppet av de karakteristiska topparna av Xe 133 och Kr 85. Även i detta fall kan en senare kontroll göras av de provtagna proverna med hjälp av en icke visad apparat.

Aktivitetsmätningarna utförs medan bränslepatronen upprätt- hàlles vid en konstant temperatur, bestämd av förvärmaren 74 och eventuellt kylaren 76 reglerad av en regleringsslinga, medan behållaren är termiskt isolerad fràn bassängen genom utdrivning av vattnet utanför utrymmena 22 och 66.

När en patron har kontrollerats drages den ut och ersättas av en annan. Utdragningen utföres på känt sätt, med hjälp av en fjärrmanövrerad tång, efter öppnandet av locket 58 med hjälp av kolvdonet 64.

Mellan tvà kontrolloperationer genom utdrivning kan man rengöra ledningarna som har transporterat gas strömmande igenom patronen som just har kontrollerats: denna rengöring bör utföras systematiskt när nivàn för den uppmätta restaktiviteten i slingorna överskrider en förutbestämd tillåten tröskel.

Denna rengöring kan genomföras: - genom insprutning av ren tryckluft i alla ledningarna i gasslingan och i cellen, och sedan avlägsnande av denna 10 9 459 291 gas med utflödet, - medelst pumpen 88 i gasslíngan, genom avluftníng av delen av gaskretsen belägen utanför vattnet. Detta förfaran- de rekommenderas speciellt vid förorening genom kondense- ring av ånga i detektorns räknekammare, vilket gör att man undviker att demontera denna utanför blykammaren i vilken den är anbringad.

En andra vattenstoppande anordning, liknande anord- níngen 86, är med fördel anbríngad í ledningen mynnande nedtill i cellen för att undvika vattenfyllníng av led- ningarna under avluftningen. ...una-una .-. .

Itåfïfifl? '-,--

Claims (10)

459 291 *° PBTENTKRRV

1. l. Förfarande för att genom utdrivning kontrollera kapslar- nas täthet hos en kärnbränslepatron, enligt vilket man åstadkom- mer ökningen av gastrycket 1 patronen genom ökning av temperatue ren så att klyvningsprodukterna läcker ut i händelse av fel, och man mäter aktiviteten eller ökningen av aktiviteten hos en fluid som spolar kapslarna hos patronen placerad i en behållare (34a),' k ä n n e t e c k n a t av att man samtidigt inför, för att bilda fluidet, vatten och inert gas vilka man separerar vid utloppet från behållaren, och att man bringar vattnet och den inerta gasen att cirkulera i olika slingor för att kontinuerligt detektera dels de vattenlösliga klyvningsprodukterna, dels klyvningsprodukterna medförda av gasen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man uppratthåller en konstant volym i vattenslingan.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, n a t av k ä n n e t e c k - att man blandar vattnet och gasen genom att man inför dem separata nedtill i behàllaren(34a)och genom att låta dem tillsammans genomströmma ett homogeniseringsfilter (48), man låter patronen genomströmmas av blandningen.

4. Förfarande enligt krav 3, innan k ä n n e t e c k n a t av att man inför gasen och vattnet nedtill i behållaren, att man skiljer gasen från vattnet i en vattentank placerad ovanför behållaren och att man uttager gasen högst upp pà vattentanken och vattnet genom ett anslutningsstycke placerat pà en lägre höjd kan höjden för ett vattenlàs anordnat i vattentanken.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n,n e - t e c k n a t av att man upprätthåller patronen vid en konstant temperatur under kontrollen.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att man mäter aktiviteten hos gasen med hjälp av en detektor (94) lämnande en signal representerande strål- ningsenergin som den mottager och förbunden med en flerkanals- analysator, för att separat kunna bestämma den radioaktiva halten av xenon och krypton i gasen.

7. Anordning för detektering av kapseltäthetsfel i en kärnbränslepatron, innefattande en cell (10) med dubbla väggar (18,20) avsedd att nedsänkas vertikalt i en bassäng och att upptaga en behållare(34a) med bränslepatron, varvid cellen är förbunden med organ (98,lOO) för reglering av vattennivån invändigt om den dubbla väggen och med organ för att bringa 459 291 vatten och gas att cirkulera under spolning av.patronen i en krets innefattande organ för mätning av aktiviteten (80,82,90, 94), k ä n n e t e c k n a d av att kretsen innefattar en vattenslinga (12) och en gasslinga (14) vilka i behållaren (34a) har en gemensam del innefattande ett homgeniseringsfilter (48,50) placerat nedtill i behållaren och organ för att injicera vattnet' och gasen i behållaren nedanför filtret.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att utrymmet innehållet mellan de två väggarna (l8,20) nedtill kommunicerar med bassängen och är i sin övre del försett med organ (30) som tillåter att injicera gas under tryck i utrymmet för att driva ut vattnet ur det och termiskt isolera behållaren från bassängen.

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d av att behållaren i sin övre del avslutas med ett utvidgat parti (36) placerat i en vattentank (32) som för avskiljning av gas- vatten är försedd med en övre rörstuts (60) för utströmning av gas och ett sidoanslutningsstycke (33) för utströmning av vatten placerat pà en nivå under den övre änden pà det utvidgade partiet.

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att vattentanken är försedd med ett avluftningshàl placerat pà en nivå ovanför nivån för den övre änden pà det utvidgade partiet (36) och nivàn för vattentuttagningsorgan (33).