SE501707C2 - Förfarande och arrangemang för läcksökning av en kärnbränslehärd - Google Patents

Description

10 501 707 2 under läcksökning, varvid de samtidigt kommer i mekanisk kontakt med hârdens bränslepanoner. Detta har ställt stora tekniska laav på kåpomas utformning och funktion. Antingen träds sugkåpoma över den övre delen av de patroner, som skall testas, varefter de inneslutna patronerna vattensepareras från varandra genom att luft eller Nz-gas fylles i kåpan och skapar en vattenyta strax under varje patrons övre om- slutande box, eller så lyfts den patron, som skall testas, med en gripanordning, upp i kåpan för att åstadkomma en patronseparering. Flera patroner kan testas åt gången genom att bygga sugkåporna med flera patronvisa testkanaler. Dock sätts här en prak- tisk övre gräns för deras storlek vid ca 4-8 kanaler.

UPPFINNINGENS SYFTE Uppfinningen har till syfte att åstadkomma en enkel metod att spåra läckande bränsle- patroner i en bränslehärd med enkel och okomplicerad mekanisk utrustning.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en metod, som kan användas vid vilken tidpunkt som helst, dvs utan att det måste ske i samband med utbyte eller flytt- ning av brânslepatron.

Ovan nämnda syften uppnås med de egenskaper, som anges i den kännetecknande delen av patentkravet 1. Ytterligare egenskaper och ett arrangemang för att utföra förfarandet anges i de övriga patentkraven.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppñnningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningama, där fig. 1 visar schematiskt en reaktortank med patroner, samt en första utförings- form av ett arrangemang enligt uppfinningen, fig. 2A och 2B visar en reaktorhärd uppifrån med kåpa enligt den första utföringsforrnen av uppfinningen, och 3 ' 501 707 fig. 3 visar schematiskt en reaktortank med en andra utföringsform av ett arrangemang enligt uppfinningen.

BESKRIVNING Av LÄMPLIGA UTFÖRINGSFORNIER I fig. 1 betecknar 1 en laddmaskin för bränslepatroner till en kokarreaktor, 2 reaktor- hallgolvet, utefter vilket laddmaskinen är förflyttbar, 3 reaktorkärlet, 4 reaktorhärden, 5 en ovanför reaktorkärlet anordnad bassäng med reaktorvatten och 6 reaktorvattnet i reaktorkärlet och i bassängen. Laddmaskinen är försedd med en lyftstäng 7 i teleskoput- förande.

Ett flertal kärnbränslepatroner 8 är placerade i rcaktorhärden 4 i ett rutmönster.

Bränslepatroner kan ha olika fonn på sina tvärsektioner, såsom kvadratisk eller prisma- tisk form. I fig. 2A visas kärnbränslepatroner 8 med kvadratisk fonn anordnade i ett gitter med fyrkantigt tvärsnitt. I fig. 2B visas kämbränslepatroner 8' med kvadratisk form anordnade i ett gitter med sexkantigt tvärsnitt.

Enligt en första utföringsforrn av uppfinningen fästes en undertill öppen sugkåpa 9 vid änden på Iyftstången 7. Denna sugkåpa kan betraktas som ett vidstäckt munstycke.

Alternativt kan sugkâpan 9 fästas vid en travers e.d. (icke visat). Det väsentliga för det arrangemang, som sugkåpan 9 är fäst i, är att sugkåpan med dess hjälp kan föras till olika placeringar strax ovanför bränslehärden 8. Företrädesvis placeras sugkåpan 9 i varje undersökningsläge så, att den befinner sig nära men ej i direkt kontakt med käm- bränslchärden.

Såsom illustreras i fig. 1 har sugkåpan 9 företrädesvis en rörformig del 10 vänd mot bränslehärden 8 och en pyramidformig del 11 vänd från härden. Sugkåpan 9 är utformad så, att dess undre öppna del täcker ovansidan av ett relativt stort antal käm- bränslepatroner 8, t.ex. åtta eller sexton. I de i fig. 2A och ZB illustrerade fallen täcker den 16 kämbränslepatroner, men kan även utformas att täcka flera. 'm 501 707 4 Även om detta icke framgår av fig. 2A och 2B är bränslepatronema 8 resp. 8' placerade med ett litet mellanrum mellan varandra, vilka bildar kanaler, i vilket styrstavar kan löpa. Kåpan 9 i fig. 2A och 9' i fig. 2B har företrädesvis sådan dimension i sin undre ände, att dess sidoytor kan placeras direkt ovanför styrstavskanalema. Därigenom kan sugkåpan 9 resp 9' täcka ett antal brånslepatroner exakt, dock utan att komma i direkt kontakt med bränslet. Sugkåpans 9, 9' form vänd mot bränslehärden är i de visade fallen kvadratisk men kan naturligtvis även vara någon annan.

Enligt den utföringsforrn av uppfinningen, som visas i fig. 1 förs sugkåpan 9 från patrongmpp till patrongmpp. Enligt ett utförande kan sugkåpan föras i en kontinuerlig rörelse över bränslehärdenoch vatten uppsugas från det inre av sugkåpan via en slang 12 och löpande detekteras på sitt innehåll av fissionsprodukter. Rörelse fortsättes så länge som inga fissionsprodukter indikeras och stoppas vid indikation av fissionsprodukter.

Därefter undersöks området under kåpan 9 närmare med överlappningsförfarande som kommer att beskrivas nedan för att finna den läckande kärnbränslepatronen.

Enligt ett annat utförande kan sugkåpan 9 förflyttas intermittent från patrongrupp till patrongmpp. Vid varje placering ovanför en patrongmpp sugs vatten upp via slangen 12 med sin nedre ände placerad i sugkåpans 9 övre ände. Det uppsugna vattnet analyseras på sitt innehåll av fissionsprodukter från läckande bränslestavar.

Genom att förflytta sugkåpan enligt ett mönster sådant att varje bränslepatron har be- funnit sig under sugkåpan minst en gång under en undersökningscykel, kan visshet nås beträffande läckage av fissionsprodukter från någon bränslepatron i bränslehärden. Vid en dylik övervakningsundersökning kan sugkåpan placeras med gles överlappning, eller ingen alls, mellan de olika patrongrupperna. För den fyrkantiga bränslehärden i fig. 2A kan man klara sig utan överlappning. För den sexkantiga bränslehärden fig. 2B behövs en viss överlappning för att få alla bränslepatronerna med i undersökningen.

Om läckage konstateras kan sugkåpan förflyttas med tät överlappning över ett eller flera områden ovanför bränslehärden med konstaterad halt av fissionsprodukter för att inringa 501 707 områden av patroner med en eller flera läckande bränslepatroner. Dessa områden av patroner kan då göras betydligt mindre än sugkåpans täckningsyta. En dylik närmare undersökning av ett misstänkt område kan ske exempelvis så, att kåpan först placeras så att den täcker en första halva av området (med resten av kåpans täckningsområde ut- sträckt utanför det aktuella undersökningsområdet) och därefter en andra halva av om- rådet. Det kan ju finnas fler än en läckande patron, därför behöver båda områdeshälfter- na undersökas. Den områdeshalva, som visar sig innehålla en läckande patron, delas i sin tur i två halvor, som undersöks med sugkåpan. Detta förfarande fortsättes tills en eller flera läckande patroner har påträffats.

Sugkåpan 9 skall ju undersöka ett stort område ovanför bränslehärden, betydligt större än vad som vanligtvis görs med gängse metoder med undersökning av vattnet separat ovan- för varje bränslepatron. Pumphastigheten hos det bortpumpade vattnet bör vara relativt kraftig, t.ex. mer än en liter, företrädesvis fem liter, för att få upp en tillräckligt stor vattenmängd för att få en någorlunda säker indikering av ñssionsprodukter i det vatten som nedifrån och uppåt strömmar genom kämbränslehärden.

I den i fig. 3 visade andra utföringsforrnen av arrangemanget enligt uppfinningen förs sugslangens 12' nedre öppna ände såsom ett munstycke direkt ovanför bränslehärden i en kontinuerlig rörelse i ett svepmönster. Eventuellt kan den på den rörliga hållarens 1,7 nedre ände fástade slangen vara försedd med ett munstycke 110. Storleken på den mot bränslehärden vända öppna änden på munstycket eller slangänden är icke kritisk, men kan företrädesvis ha en tvärsektion av samma storleksordning som tvärsektionen hos en kämbränslepatron. Eventuellt kan munstycket ha flera kammare t.ex. dimensions- anpassade till stavama i en kärnbränslepatron.

För att få en speciellt säker indikering av fissionsprodukter vid undersökningen med antingen sugkåpan 9 enligt fig. 1 eller slangen 12' enligt fig. 3 pumpas vatten från sug- klockan av en vattenpump 13 i stor mängd, t.ex. en till fem liter från varje bränsle- patron, till en gasavskiljare 14. Denna innefattar en stor vätskebehållare med bräddav- lopp 15. Vattnet från bräddavloppet 15 leds till kärnkraftstationens vattenreningssystem. *501 707 6 De gasformiga fissionsprodukterna från en eventuellt läckande patron uppsamlas i be- hållarens 14 övre del och anrikas i en gasdetekteringskrets. Någon anrikning sker natur- ligtvis icke så länge som inga läckande fissionsprodukter erhålles, vilket gör undersök- ning med kontinuerlig svepundersökning möjlig tills fissionsgas indikeras av gasdetekte- ringskretsen.

Gasdetekteringskretsen innefattar ett ñlter 16, som filtrerar bort vattenånga för att torka gasen, en efterföljande gaspump 17 och en gasdetektor 18 speciellt känslig för fissions- gaser. Gasen fiån detektorn 18 förs därefter in i kärlet 14 igen, företrädesvis i kärlets övre del, i och för anrikning. Detekteringskänsligheten hos denna gasdetekteringskrets blir beroende av den uppumpade vattenmängden, vilken därför bör vara stor.

För att ytterligare skapa läckagebevis kan detektering ske av fasta fissionsprodukter, som finns i det uppumpade vattnet, genomföras "on-line" med en fissionsproduktkänslig detektor placerad intill vattenavskiljaren eller genom vattenprovtagning och spektral- analysering i ett kemilaboratorium, vilket vanligtvis finns i anslutning till ett kärnkraft- verk.

Speciellt vid intermittent undersökning av bränslehärden kan det vara lämpligt att efter varje undersökning av ett område täckt av sugkåpan 9 tömma behållaren 14 helt genom utloppet 19 och ny undersökning påbörjas över ett nytt område. Detta kan också vara lämpligt, om inte nödvändigt, vid noggrannare undersökning av ett misstänkt område för att få säker indikering.

Styrning av hållaranordningen 1 med lyftstången 7 för att förflytta lyftstången med sugkåpan 9 eller munstycket 110 enligt ett i förväg bestämt undersökningsmönster över kärnbränslehärden kan ske automatiskt med hjälp av en styrkrets 20, företrädesvis en dator Lex. av PC-typ. Gasdetektorn 18 kan avge en styrsignal till styrkretsen vid detek- terad halt av ñssionsgaser. Denna styrsignal kan antingen få styranordningen att lagra koordinatema för stället med detekterade fissionsgaser och låta den överskådliga under- sökningscykcln fortsätta till dess slut, eller också avbryta undersökningscykeln vid det 7 501 707 aktuella stället och där påbörja en närmare undersökning för att direkt finna en läckande kämbränslepatron, samt forsätta undersökningscykeln, när den läckande patronen har påträffats, för att undersöka om det finns ytterligare områden med lâcknade patroner.

När väl en läckande patron har indikerats kan en slutlig bestämning av den sedan göras med välkända metoder. Enligt en dylik metod utförs en sipping med hjälp av teleskop- armen 7, där den enligt uppfinningen använda sugkäpan 11 har bytts ut mot ett arrange- mang med huv ovanför bränslepatroner, där arrangemanget griper tag i och hissar upp den eller de misstänkta brânslepatronema och avsuger vatten från huven i och för analys bettäffandeförekomst av fissionsprodukter. Enligt en annan metod hissas en bränsle- patron eller bränslestav, som har anslutits till eller inneslutits i en gasuppsamlingsanord- ning. Även andra välkända metoder kan användas.

Uppfinningen kan även tillämpas för läcksökning av bränslepatroner, som befirmer sig i förvaringsbassänger för bränsle.

Claims (10)

10 15 30 501 707 s Patentkrav

1. Förfarande för läcksökning av en kärnbrånslehärd innefattande i vatten (6) nedsänkta bränslepatroner (8), k ä n n e t e c k n a t av följande förfaringssteg: för kontrollundersökning av en bränslehärd: a. ett nertill öppet rnunstycke (9,9',l10) kopplat till en vattenpump (13) förs i ett givet undersökningsmönster över kärnbränslehärden under uppumpning av stor mängd vatten från varje del av den övre delen av hârdenfden under undersök- ningen är placerad över, och b. det uppumpade vattnet avgasas och gasen undersöks i en fissionsgasdetekte- ringskrets (14-19) med anrikning av de gasformiga fissionsprodukterna.

ZFÖrfarande enligtkrav l, kännetecknat avatt a. munstycket är en nedåt öppen sugkåpa (9;9'), som har en mot bränslehärden vänd öppning med en täckningsyta omfattande övre ytan av ett i förväg bestämt antal kårnbränslepatroner med uppumpning av vatten från det inre av sugkåpan och undersökning beträffande eventuella fissionprodukter i det uppumpade vattnet; b. förflyttning av placcringsläget för munstycket (9;9') antingen med en kontinuerlig rörelse eller i ett flertal undersökningssteg över bränslehârden; vid indikering av fissionsprodukter inom ett område: c. efterföljande förflyttning av munstycket över detta område enligt ett täcknings- mönster sådant att den eller de läckande bränslepatronema inom området inringas för vidare noggrann undersökning enligt i och för sig känd teknik.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att förflyttningen av munstycket vid kontrollundersökningen sker enligt ett täckningsmönster sådant att alla bränslepatronerna i bränslehärden kommer innanför munstyckets uppsugningsområde minst en gång under en undersökningscykel. 10 15 30 9 501 707

4. Förfarande enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att förflyttningen av munstycket vid undersökning av ett område med indikerad halt av fissionsprodukter sker enligt ett täckningsmönster, som omfattar täckning av områden utanför det undersökta täckningsområdet och som i fallande grad reducerar den täckta delen av det undersökta tâckningsornrådet.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att täckningsmönstret vid undersökning av ett omrâde med indikerad halt av fissionsprodukter är sådant att varje del av det undersökta täckningsområdet är täckt av munstycket (9;9') minst en gång.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att för varje placering av munstycket (9;9';l10) över ett område av bränslehärden, som skall under- sökas, vatten från sugklockan i stor mängd pumpas till en gasavskiljare innefattande en behållare (14) med bräddavlopp (15) för bortledning av överskottsvatten.

7. Arrangemang för läcksökning av en kärnbränslehârd innefattande i vatten (6) ned- sänkta bränslepatroner (8), k ä n n e t e c k n a t av a. en sugslang (12;12") med ett munstycke (9;9';110) vänt mot kärnbränslehârdens (4) ovansida; b. en kraftigt sugande vätskepump (13) med tillhörande fissionsproduktdetekterings- krets (14-19) kopplad till sugslangen; och c. en hållaranordning för sugslangens munstycke (9;9';110), vilken hållaranordning är styrbar för att förflytta munstycket i ett i förväg bestämt avsökningsmönster alldeles ovanför bränslehärden.

8. Arrangemang enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att munstycket är en sugkåpa (9;9') med en nedåt vänd öppning tillräckligt stor för att täcka ett område ovanför kärn- bränslehârden (4) innefattande ett i förväg bestämt antal bränslepatroner (8;8'); och att sugslangen är ansluten till det inre av sugkåpan (9) för att suga upp vatten ovanför bränslehärden gemensamt för alla bränslepatronerna inom sugkåpans hela täckningsom- 10 501 707 10 råde i och för detektering av eventuella fissionsprodukter i det vatten, som omger dessa brånslepatroner.

9. Arrangemang enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av_att vâtskepumpen med till- hörande fissionsproduktdetekteringskrets är anordnad att detektera med det uppumpade vattnet medföljande fissionsgaser och innefattar en vattenpump (13) kopplad till mun- ' stycket (9;110), vilken pump är anordnad att pumpa upp en stor mängd vatten från sugkåpan, en vätskebehållare (14) med bräddavlopp (15), en till behållarens (14) övre del kopplad gasdetekteringskrets (16, 17, 18) återkopplad till behållaren i och för anrikning av ñssionsgaserna i det uppumpade vattnet.

10. Arrangemang enligt något av kraven 7-9, k ä n n e t e c k n a t av att ñssionsgasdetekteringskretsen (14-19) är anordnad att ge larmsignal så snart ñssionsgascr detekteras under en undersökningscykel.